一种光谱相机及光谱系统的制作方法

本申请涉及光谱相机，尤其涉及一种光谱相机及光谱系统。

背景技术：

1、光谱相机是一种能够通过分光技术，对物体的多个辐射谱段同时成像，进而记录多个不同辐射谱段的图像的设备。通过对比分析不同辐射谱段的图像，可以增强图像对比度，提取图像中的特征位置，或是对被拍摄目标进行定性、定量和定位分析，光谱相机在分拣、农业、环境、化工、制药等诸多领域广泛应用。

2、光谱相机的小型化研究十分迫切，当前，常用的光谱相机有推扫型光谱相机，虽然可以获取拍摄目标的光谱图像信息，但是其光谱相机的长度和宽度都需要参照到光电转换元件的最大长度尺寸，使得其体积难以减小，在一定程度上限制了光谱相机的应用和发展。

3、因此，亟需发展一种光谱相机，解决现有的光谱相机的体积难以减小的技术问题，就非常具有现实意义。

技术实现思路

1、本申请提供一种光谱相机，用以至少解决现有的光谱相机的体积难以减小的技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供一种光谱相机，包括：

3、前置镜头，所述前置镜头用于获取拍摄目标的物方光线；

4、中继模块，所述中继模块包括中继镜头和光学中继元件，所述中继镜头包括第一光学组件和第二光学组件；

5、光电转换元件，所述前置镜头、所述第一光学组件、所述光学中继元件、所述第二光学组件和所述光电转换元件沿着同一光轴的方向依次排列设置，所述光电转换元件用于将接收的所述拍摄目标的光学图像信号转化为电信号；

6、其中，在沿垂直于所述光轴的第一方向，所述拍摄目标的物方光线通过所述前置镜头和所述第一光学组件成像，并于所述中继元件内形成第一成像面，所述第一成像面通过所述第二光学组件在所述光电转换元件的探测面内成像并形成第二成像面，所述第二成像面和所述第一成像面共轭；

7、在沿垂直于所述光轴的第二方向，所述拍摄目标的物方光线通过所述前置镜头和所述中继镜头，并于所述光电转换元件的探测面内成像形成第三成像面，且所述第三成像面与所述第二成像面重合，且所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

8、本申请提供的一种光谱相机,通过使得所述拍摄目标的物方光线沿第一方向成像形成所述第一成像面，沿第二方向成像形成所述第三成像面，且第一成像面和所述第三成像面的位置分离，所述第一成像面和所述第二成像面共轭，所述第二成像面与所述第三成像面重合，所述第一方向和所述第二方向均垂直于所述光轴的方向，且所述第一方向和所述第二方向相互垂直，因而本申请在保证较好的光谱成像效果的同时，不需要将光谱相机的长度和宽度都参照光电转换元件30的最大长度尺寸，从而有效减小光谱相机的体积。目标的物侧面、以及与所述物侧面相对的像侧面；

9、当所述像侧面为平面时，所述第一光学组件的焦距f和所述物侧面的曲率半径r之比的绝对值满足：|f/r|＜5；

10、当所述像侧面为曲面时，所述物侧面的曲率半径的绝对值r1和所述像侧面的曲率半径r2之比的绝对值满足：|r1/r2|＜3。

11、在一种可能实施的方式中，所述光学中继元件包括滤光元件、偏振元件、波片元件和光强调制元件中的至少一种。

12、在一种可能实施的方式中，所述光学中继元件为至少一个线阵滤光元件。

13、在一种可能实施的方式中，所述滤光元件包括基底层和设置在所述基底层上的若干个厚度不同的滤光区域，所述光电转换元件具有若干个探测通道，且所述探测通道与所述滤光区域一一对应设置。

14、在一种可能实施的方式中，各所述滤光区域均包括共振腔、以及沿所述光轴的方向在所述共振腔的相对两侧分别设置的上层膜组和下层膜组。

15、在一种可能实施的方式中，所述上层膜组包括若干个交替设置的第一膜层和第二膜层，且所述第一膜层和所述第二膜层的折射率不同；和/或，

16、所述下层膜组包括若干个交替设置的第一膜层和第二膜层，且所述第一膜层和所述第二膜层的折射率不同。

17、在一种可能实施的方式中，所述光电转换元件包括光电传感器；和/或，

18、所述第一光学组件包括至少一个透镜；和/或

19、所述第二光学组件包括至少一个透镜。

20、在一种可能实施的方式中，所述第一光学组件为柱透镜；和/或

21、所述第二光学组件为柱透镜。

22、本申请还提供一种光谱系统，包括图像处理装置和上述的光谱相机，所述光电转换元件与所述图像处理装置信号连接，所述图像处理装置用于接收所述光电转换元件的信号，并进行图像分析处理。

23、本申请提供的光谱相机，所述光学中继元件采用线阵滤光元件来进行滤光，可以获得较快的探测速度以及以较低的成本获得光谱探测结果。

24、本申请提供的一种光谱相机，在生产时，所述光学中继元件和所述光电转换元件无需贴紧也能够实现光学中继元件和光电转换元件的对应配合，提高集成效果，可以简化所述光学中继元件和所述光电转换元件的集成工艺，降低生产加工的难度。

25、本申请提供的一种光谱相机中，可以有效简化所述光学中继元件与所述光电转换元件的生产集成工艺，能够实现模块化生产，加工制造复杂度低，所述光学中继元件可独立于所述光电转换元件单独加工，提高加工良品率，有利于降低生产成本。

26、本申请提供的一种光谱相机中，能够在不改变所述光电转换元件生产工艺的前提下，实现所述光学中继元件与所述光电转换元件像素级集成，有利于减小光谱相机的体积，减轻光谱相机的重量，有着广阔的应用前景。

27、除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的一种光谱相机所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种光谱相机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光谱相机，其特征在于，所述第一光学组件(211)具有面向所述拍摄目标(50)的物侧面、以及与所述物侧面相对的像侧面；

3.根据权利要求1所述的光谱相机，其特征在于，所述光学中继元件(22)包括滤光元件、偏振元件、波片元件和光强调制元件中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的光谱相机，其特征在于，所述光学中继元件(22)为至少一个线阵滤光元件。

5.根据权利要求3所述的光谱相机，其特征在于，所述滤光元件包括基底层(40)和设置在所述基底层(40)上的若干个厚度不同的滤光区域(41)，所述光电转换元件(30)具有若干个探测通道，且所述探测通道与所述滤光区域(41)一一对应设置。

6.根据权利要求5所述的光谱相机，其特征在于，各所述滤光区域(41)均包括共振腔(411)、以及沿所述光轴的方向在所述共振腔(411)的相对两侧分别设置的上层膜组(412)和下层膜组(413)。

7.根据权利要求6所述的光谱相机，其特征在于，所述上层膜组(412)包括若干个交替设置的第一膜层(414)和第二膜层(415)，且所述第一膜层(414)和所述第二膜层(415)的折射率不同；和/或，

8.根据权利要求1-7任一所述的光谱相机，其特征在于，所述光电转换元件(30)包括光电传感器；和/或，

9.根据权利要求8所述的光谱相机，其特征在于，所述第一光学组件(211)为柱透镜；和/或

10.一种光谱系统，其特征在于，包括图像处理装置(60)和权利要求1-9任一项所述的光谱相机，所述光电转换元件(30)与所述图像处理装置(60)信号连接，所述图像处理装置(60)用于接收所述光电转换元件(30)的信号，并进行图像分析处理。

技术总结
本申请提供一种光谱相机及光谱系统，其中，一种光谱相机，包括：前置镜头，所述前置镜头用于获取拍摄目标的物方光线；中继模块，所述中继模块包括中继镜头和光学中继元件，所述中继镜头包括第一光学组件和第二光学组件；光电转换元件，所述前置镜头、所述第一光学组件、所述光学中继元件、所述第二光学组件和所述光电转换元件沿着同一光轴的方向依次排列设置；在沿垂直于所述光轴的第一方向，所述拍摄目标的物方光线于所述中继元件内形成第一成像面，并在所述光电转换元件的探测面内成像并形成第二成像面；在沿垂直于所述光轴的第二方向，所述拍摄目标的物方光线于所述光电转换元件的探测面内成像形成第三成像面。本申请具有体积小的优势。

技术研发人员：马骞,王进
受保护的技术使用者：南京看视界智能科技有限公司
技术研发日：20221227
技术公布日：2024/1/12