[發明專利]一種可精密調節狹縫位置的旋轉成像光譜系統

在審

• 申請號: 202010728801.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111829656A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 何賽靈;羅龍強;李碩
• 申請（專利權）人: 江蘇鼎云信息科技有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/12;G01J3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可精密調節狹縫位置的旋轉成像光譜系統，包括狹縫調節模組、成像光譜模組、電動旋轉臺三個部分；狹縫調節模組通過二維精密調節狹縫位置使狹縫位于成像光譜系統旋轉中心以避免偏心旋轉造成的圖譜畸變；成像光譜模組對待測物體的狹縫對應線型區域所反射或發射光線進行衍射分光，由感光芯片接收分光衍射光線；電動旋轉臺旋轉控制成像光譜模組旋轉，對待測物體旋轉掃描成像，獲取待測物體的二維圖像和光譜信息。本發明通過引入狹縫調節模組，可以精密調整狹縫位置使其位于成像光譜系統旋轉中心以校正偏心旋轉所造成的圖像畸變，較為優良地改善旋轉圖譜儀的成像效果。并且設計的狹縫寬度隨旋轉半徑增大，可以最大程度地減少較大旋轉半徑下，由補償插值所帶來的圖像失真。

技術領域

本發明涉及一種可精密調節狹縫位置的旋轉成像光譜系統。

背景技術

目前，成像光譜儀以多通道光譜技術為基礎，集光學成像和光譜測量為一體，可以同時獲取目標的圖像信息和對應的光譜信息。成像光譜儀能夠對物質的結構和成分進行分析、測量和處理，具有分析精度高、測量范圍廣等優點，廣泛應用于石油、材料、農學、地質勘探、生物化學、醫藥衛生、環境保護、安全檢測等領域。旋轉成像光譜儀集成了推掃式成像光譜儀的高空間及光譜分辨率的優點，并且同軸旋轉的方式可避免推掃式高光譜成像方式所需較大推掃空間的不足，對待測物體實現較快掃描成像。

文獻‘Cai, F., et al., The design and implementation of portablerotational scanning imaging spectrometer. OPTICS COMMUNICATIONS, 2020. 459(125016)’一文中引入了一種旋轉掃描成像光譜儀。但是觀察其掃描成像結果不甚理想，甚至有較大畸變，如圖1（a）所示。其原因之一在于系統裝調過程中，狹縫的位置通常不在系統旋轉中心，旋轉掃描成像結果將會產生較大畸變。因此，本發明確定狹縫偏移量和精密調節狹縫位置并引入狹縫調節模組以調整狹縫使其位于成像光譜系統旋轉中心，對旋轉式圖譜儀非常重要。另外，本發明的旋轉掃描式成像光譜系統在掃描過程中，成像鏡頭、分光元件和感光設備跟隨旋轉平臺共同移動，與該文獻僅僅旋轉鏡頭和分光元件的半旋轉式的工作方式相比，可避免狹縫相對感光芯片的位置變動，其穩定性更好，圖像拼接算法更加簡單。

確定狹縫偏移量和精密調節狹縫位置，對旋轉式圖譜儀非常重要。我們設計的圖譜儀，通過精密調節臺和圖像算法，解決該難題，從而完整精確的對待測物體掃描成像。

并且研究旋轉成像結果后發現，靠近旋轉中心部分，采樣數量（即探測信息）較為充足甚至重疊，如圖2所示；而隨著旋轉半徑的增大，探測信息會越來越少甚至丟失，這就意味著后期圖像恢復需要插值補償，造成所探測圖像信息的失真。

發明內容

為了克服現上述現有技術的不足，本發明提供一種可精密調節狹縫位置的旋轉成像光譜系統，該系統通過引入狹縫調節模組，可以調整狹縫使其位于成像光譜系統旋轉中心以校正偏心旋轉所造成的圖像畸變，較為優良地改善旋轉圖譜儀的成像效果，且設計的狹縫寬度隨旋轉半徑增大，可以最大程度地減少較大旋轉半徑下，由補償插值所帶來的圖像失真。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種可精密調節狹縫位置的旋轉成像光譜系統包括狹縫調節模組、成像光譜模組、電動旋轉臺三個部分。狹縫調節模組通過二維精密調節狹縫位置使狹縫位于成像光譜系統旋轉中心以避免偏心旋轉造成的圖譜畸變；成像光譜模組對待測物體的狹縫對應線型區域所反射或發射光線進行衍射分光，由感光芯片拍攝分光衍射光線；電動旋轉臺旋轉控制成像光譜模組旋轉，對待測物體旋轉掃描成像，獲取待測物體的二維圖像和一維光譜信息。本系統通過引入狹縫調節模組，可以精密調整狹縫位置使其位于成像光譜系統旋轉中心，以校正偏心旋轉所造成的圖像畸變，較為優良地改善旋轉圖譜儀的成像效果。并且設計的狹縫寬度在較大半徑處隨旋轉半徑增大而緩慢增大，可以最大程度地減少較大旋轉半徑下，由補償插值所帶來的圖像失真。克服了傳統型旋轉光譜成像掃描圖像畸變失真的明顯局限性。