高光谱扫描仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高光谱扫描仪，用于探测被测对象的光谱，其包括依次设置的光源、反射镜组、分光镜组和成像模组，所述反射镜组用于将被测对象反射的光反射至所述分光镜组，所述分光镜组包括依次设置的第一偏光镜和第二偏光镜，所述成像模组包括面阵探测器，所述面阵探测器用于接收所述分光处理后的各波段光线，以产生对应各波段光线的电信号。上述高光谱扫描仪中，采用第一偏光镜和第二偏光镜对光线进行分光，无需采用棱镜或光栅分光，既提高了分辨率，又避免采用机械结构进行扫描，结构简单，精度较高。
【专利说明】
高光谱扫描仪
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及光谱成像技术领域，特别是涉及一种高光谱扫描仪。
【背景技术】
[0002]扫描仪，是利用光电技术和数字处理技术，以扫描方式将图形或图像信息转换为数字信号的装置。扫描仪通常被用于计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。扫描仪对照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等三维对象都可作为扫描对象，提取和将原始的线条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以编辑及加入文件中的装置。其作为一种光机电一体化结合的图像化数字输入设备，自问世以来就以其优良的性能和低廉的价格得到了迅速的推广和广泛的应用。
[0003]尤其在地质勘探中，高光谱扫描仪可将成分复杂的图像复色光分解为光谱线，在现代地质勘探中十分重要。现有的光谱扫描仪中，采用棱镜分光或采用光栅分光，采用棱镜分光虽然结构简单，但光谱分辨率低，不能满足需要;采用光栅分光虽然一定程度上提高了分辨率，但需要利用机械结构进行移动扫描，使用一段时间后精度难以保证。
【实用新型内容】
[0004]基于此，有必要提供一种分辨率较高、且结构简单的高光谱扫描仪。
[0005]一种高光谱扫描仪，用于探测被测对象的光谱，其包括依次设置的光源、反射镜组、分光镜组和成像模组，所述反射镜组用于将被测对象反射的光反射至所述分光镜组，所述分光镜组包括依次设置的第一偏光镜和第二偏光镜，所述成像模组包括面阵探测器，所述面阵探测器用于接收所述分光处理后的各波段光线，以产生对应各波段光线的电信号。
[0006]上述高光谱扫描仪中，采用第一偏光镜和第二偏光镜对光线进行分光，无需采用棱镜或光栅分光，既提高了分辨率，又避免采用机械结构进行扫描，结构简单，精度较高。
[0007]在其中一个实施例中，所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜依次设置于被测对象反射光线的光路上。
[0008]在其中一个实施例中，所述第一反射镜的反射面朝向被测对象，所述第二反射镜的反射面朝向所述第一反射镜和所述第三反射镜、且设置在远离所述分光镜组的一侧，所述第三反射镜设置在靠近所述分光镜组的一侧，所述第四反射镜的反射面朝向所述分光镜组、且与所述第二反射镜并排相邻设置。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一偏光镜为渥拉斯顿镜，所述第二偏光镜为格兰泰勒镜。
[0010]在其中一个实施例中，所述分光镜组包括依次设置的第一格兰泰勒镜、第一渥拉斯顿镜、第二渥拉斯顿镜和第二格兰泰勒镜，所述第一格兰泰勒镜设置在靠近所述反射镜组的一侧，所述第二格兰泰勒镜设置在远离所述反射镜组的一侧。
[0011]在其中一个实施例中，所述分光镜组包括依次设置的第一格兰泰勒镜、第一渥拉斯顿镜、第二渥拉斯顿镜和第二格兰泰勒镜，所述第一格兰泰勒镜、所述第一渥拉斯顿镜、所述第二渥拉斯顿镜和所述第二格兰泰勒镜依次设置于所述反射镜组的出射光线的光路上。
[0012]在其中一个实施例中，所述成像模组还包括设于所述面阵探测器和所述分光镜组之间的准直镜。
[0013]在其中一个实施例中，所述高光谱扫描仪还包括设于所述反射镜组和所述分光镜组之间的成像镜，所述成像镜用于将所述反射镜组的出射光线聚焦。
[0014]在其中一个实施例中，所述高光谱扫描仪还包括两个相机，所述相机和所述分光镜组分别位于所述成像模组的两侧，两个所述相机分别对不同波段的光成像。
[0015]在其中一个实施例中，所述高光谱扫描仪还包括用于驱动被测对象转动和/或移动的驱动机构。
【附图说明】
[0016]图1为一实施例的高光谱扫描仪的结构不意图；
[0017]图2为图1所示的高光谱扫描仪的部分平面结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0019]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0020]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021]如图1所示，本较佳实施例的一种高光谱扫描仪，用于探测被测对象10的光谱，包括依次设置的光源20、反射镜组40、分光镜组60和成像模组80。反射镜组40用于将被测对象1反射的光反射至分光镜组60，分光镜组60包括依次设置的第一偏光镜和第二偏光镜，成像模组80包括面阵探测器802，面阵探测器802用于接收所述分光处理后的各波段光线，以产生对应各波段光线的电信号。
[0022]本高光谱扫描仪中，采用第一偏光镜和第二偏光镜对光线进行分光，无需采用棱镜或光栅分光，既提高了分辨率，又避免采用机械结构进行扫描，结构简单，精度较高。
[0023]在本实施例中，光源20为线光源。由于光源20为线光源，因此无需不需要设置狭缝结构，光源20发出的光线可直接照射到被测对象10上，既不存在光通量的损失，也避免了狭缝结构中对部分光进行了过滤，可能存在对被测对象10所反射的光的探测不够真实的问题。具体地，光源20平行被测对象1而设。
[0024]在本实施例中，反射镜组40包括第一反射镜402、第二反射镜404、第三反射镜406和第四反射镜408，第一反射镜402、第二反射镜404、第三反射镜406和第四反射镜408依次设置于被测对象10反射光线的光路上。具体地，第一反射镜402的反射面朝向被测对象10，第二反射镜404的反射面朝向第一反射镜402和第三反射镜406、且设置在远离分光镜组60的一侧，第三反射镜406设置在靠近分光镜组60的一侧，第四反射镜408的反射面朝向分光镜组60、且与第二反射镜404并排相邻设置。
[0025]更具体地，被测对象10和第一反射镜402均位于分光镜组60的光线中轴线的垂直线上，第四反射镜408位于分光镜组60的光线中轴线上。第一反射镜402和第三反射镜406分别位于分光镜组60的光线中轴线的两侧。第二反射镜404和第四反射镜408镜像设置。由于反射镜组40各反射镜的设置，可更为合理的布局光路，将被测对象10的出射光线投射到分光镜组60，提高高光谱扫描仪的分辨率和准确性。
[0026]在本实施例中，第一偏光镜可为渥拉斯顿镜，第二偏光镜可为格兰泰勒镜。本实施例中，分光镜组60仅采用渥拉斯顿镜和格兰泰勒镜，无需棱镜或光栅，即可实现高分辨率的分光。
[0027]更具体地，请同时参阅图2，分光镜组60包括依次设置的第一格兰泰勒镜602、第一渥拉斯顿镜604、第二渥拉斯顿镜606和第二格兰泰勒镜608，第一格兰泰勒镜602设置在靠近反射镜组40的一侧，第二格兰泰勒镜608设置在远离反射镜组40的一侧。也就是说，第一格兰泰勒镜602、第一渥拉斯顿镜604、第二渥拉斯顿镜606和第二格兰泰勒镜608依次设置于反射镜组40的出射光线的光路上。本实施例中，分光镜组60仅采用依次设置的第一格兰泰勒镜602、第一渥拉斯顿镜604、第二渥拉斯顿镜606和第二格兰泰勒镜608，无需棱镜或光栅，即可实现高分辨率的分光。
[0028]在本实施例中，成像模组80还包括设于面阵探测器802和分光镜组60之间的准直镜。具体地，准直镜包括设于靠近分光镜组60的聚焦镜804和远离分光镜组60的柱面镜806。聚焦镜804用于对光线聚焦，产生干涉条纹图像，柱面镜806对光线折射，产生干涉的面图像。面阵探测器802用于接收所述分光处理后的各波段光线，以产生对应各波段光线的电信号，输出图谱合一的信号。
[0029]在本实施例中，高光谱扫描仪还包括设于反射镜组40和分光镜组60之间的成像镜90，成像镜90用于将反射镜组40的出射光线聚焦。在本高光谱扫描仪中，由于成像镜90对反射镜组40出射的光线进行聚焦，因此，相比现有技术中需要采用3组光学元件采用滤光的方式分别对不同波段的光线成像的方式，本高光谱扫描仪中仅需要采用一组分光镜组60和成像模组80，简化了结构，节约了成本。
[°03°]在本实施例中，高光谱扫描仪还包括两个相机(图未不)，相机和分光镜组60分别位于成像模组80的两侧，两个相机分别对不同波段的光成像。
[0031]在本实施例中，高光谱扫描仪还包括用于驱动被测对象10转动和/或移动的驱动机构(图未示)。被测对象10转动和/或移动，可使被测对象10的各个部位的成分都能被探测分析到。
[0032]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0033]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种高光谱扫描仪，用于探测被测对象的光谱，其特征在于，包括依次设置的光源、反射镜组、分光镜组和成像模组，所述反射镜组用于将被测对象反射的光反射至所述分光镜组，所述分光镜组包括依次设置的第一偏光镜和第二偏光镜，所述成像模组包括面阵探测器，所述面阵探测器用于接收所述分光处理后的各波段光线，以产生对应各波段光线的电信号。2.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜依次设置于被测对象反射光线的光路上。3.根据权利要求2所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述第一反射镜的反射面朝向被测对象，所述第二反射镜的反射面朝向所述第一反射镜和所述第三反射镜、且设置在远离所述分光镜组的一侧，所述第三反射镜设置在靠近所述分光镜组的一侧，所述第四反射镜的反射面朝向所述分光镜组、且与所述第二反射镜并排相邻设置。4.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述第一偏光镜为渥拉斯顿镜，所述第二偏光镜为格兰泰勒镜。5.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述分光镜组包括依次设置的第一格兰泰勒镜、第一渥拉斯顿镜、第二渥拉斯顿镜和第二格兰泰勒镜，所述第一格兰泰勒镜设置在靠近所述反射镜组的一侧，所述第二格兰泰勒镜设置在远离所述反射镜组的一侧。6.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述分光镜组包括依次设置的第一格兰泰勒镜、第一渥拉斯顿镜、第二渥拉斯顿镜和第二格兰泰勒镜，所述第一格兰泰勒镜、所述第一渥拉斯顿镜、所述第二渥拉斯顿镜和所述第二格兰泰勒镜依次设置于所述反射镜组的出射光线的光路上。7.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述成像模组还包括设于所述面阵探测器和所述分光镜组之间的准直镜。8.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述高光谱扫描仪还包括设于所述反射镜组和所述分光镜组之间的成像镜，所述成像镜用于将所述反射镜组的出射光线聚焦。9.根据权利要求1或8所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述高光谱扫描仪还包括两个相机，所述相机和所述分光镜组分别位于所述成像模组的两侧，两个所述相机分别对不同波段的光成像。10.根据权利要求1所述的高光谱扫描仪，其特征在于，所述高光谱扫描仪还包括用于驱动被测对象转动和/或移动的驱动机构。
【文档编号】H04N1/028GK205647682SQ201620107480
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】聂泳培, 贺飞跃
【申请人】聂泳培, 赵开新, 罗志宏, 王辉, 贺飞跃, 秦辰雨