[發(fā)明專利]一種基于窄帶濾光片體制的高速光選儀

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310416579.9
• 申請(qǐng)日: 2023-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN116465839A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董惠文;安寧;練敏隆;石志城;李欣;李立金;崔博倫;王靜;歐宗耀;井亞舟;張東;劉紫瑩;田大成;佟靜波;常君磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間機(jī)電研究所
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25;G01N21/95;G01J3/46
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種基于窄帶濾光片體制的高速光選儀，包括前光學(xué)全譜段消色差像方遠(yuǎn)心鏡頭、多譜段分光窄帶濾光片、成像探測(cè)傳感器、圖像處理單元，其中前光學(xué)全譜段消色差像方遠(yuǎn)心鏡頭為同軸透射式光學(xué)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全譜段消色差和全視場(chǎng)良好成像。多譜段分光窄帶濾光片，可任意提取多個(gè)窄帶譜段，用于高速光選儀對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)中多種特征譜段信息的篩選。成像探測(cè)傳感器，用于對(duì)觀測(cè)目標(biāo)成像。圖像處理單元，用于高速光選儀檢測(cè)時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)算和處理，即對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行采樣測(cè)量及信息解譯。本發(fā)明可用于多種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品(如糧食、礦產(chǎn)等)的特征譜段篩選，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于窄帶濾光片體制的高速光選儀，可應(yīng)用于對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品中顏色特征進(jìn)行篩選檢測(cè)的需求。

背景技術(shù)

產(chǎn)品中所含的特征譜段種類及劑量，往往會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)，需要進(jìn)行篩選定級(jí)。高速光選儀，是基于光譜分光原理進(jìn)行工作的，高速光選儀的鏡頭，需要具備寬譜段、大視場(chǎng)角，可實(shí)現(xiàn)全譜段消色差和全視場(chǎng)良好成像，像方遠(yuǎn)心鏡頭的功能和性能滿足其選擇條件。基于濾光片型的光譜相機(jī)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、空間分辨率高、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)成為光選儀的分光器件優(yōu)選方案。

高速光選儀根據(jù)波段數(shù)量不同，可細(xì)分為全色光選、RGB光選和多光譜光選。全色型光選僅能對(duì)待測(cè)物的形貌特征進(jìn)行一個(gè)寬譜段篩選。RGB光選除了能測(cè)量待測(cè)物的形貌特征，還能對(duì)待測(cè)物在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的顏色特征進(jìn)行紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三譜段光選測(cè)量，其得益于成熟的RGB探測(cè)器，RGB光選得到了廣泛的應(yīng)用。相比于全色光選和RGB光選，多光譜光選能夠通過(guò)更多的波段分析物質(zhì)的組成成分，對(duì)于一些僅憑RGB波段難以區(qū)分的材料，多光譜光選能夠更加高效的區(qū)分。目前，常見(jiàn)多光譜光選一般基于光柵分光體制和濾光輪分光體制。基于光柵分光體制的多光譜光選，其成本高、體積大，光通量低。基于濾光輪分光體制的多光譜光選，其體積大，使用過(guò)程每次只可用單一譜段，且譜段間切換使用耗時(shí)，其很難做到高速光選。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于窄帶濾光片體制的高速光選儀，可以解決現(xiàn)有光選設(shè)備光選譜段少，光選分辨率不高、光通量低，分光部件體積大，光選測(cè)速慢等缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于窄帶濾光片體制的高速光選儀，包括：前光學(xué)全譜段消色差像方遠(yuǎn)心鏡頭、多譜段分光窄帶濾光片、成像探測(cè)傳感器、圖像處理單元，其中：

前光學(xué)全譜段消色差像方遠(yuǎn)心鏡頭：用于對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行全譜段消色差和全視場(chǎng)成像，實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢產(chǎn)品信息光的收集；

多譜段分光窄帶濾光片：采用不同譜段的窄帶濾光片拼接而成，用于對(duì)被檢產(chǎn)品中的多種顏色特征進(jìn)行篩選檢測(cè)；拼接所使用的全部窄帶濾光片的譜段疊加應(yīng)覆蓋被檢產(chǎn)品信息光的特征譜段區(qū)間；

成像探測(cè)傳感器：用于對(duì)被檢產(chǎn)品成像；

圖像處理單元：用于對(duì)成像探測(cè)傳感器的成像結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行采樣測(cè)量及信息解譯，對(duì)圖像中的異常物進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別。

優(yōu)選的，所述的前光學(xué)全譜段消色差像方遠(yuǎn)心鏡頭包括九組透鏡，九組透鏡沿光軸方向的布局依次為：一個(gè)正彎月透鏡、一個(gè)平凹透鏡、一個(gè)雙凹透鏡、一個(gè)負(fù)彎月透鏡、第一雙凸透鏡、第一雙膠合透鏡、第二雙凸透鏡、第二雙膠合透鏡、第三雙凸透鏡，其中第一雙膠合透鏡由雙凹透鏡和雙凸透鏡膠合而成，膠合面曲率相同，方向相反；第二雙膠合透鏡由雙凸透鏡和雙凹透鏡膠合而成，膠合面曲率相同，方向相反。

優(yōu)選的，所述的九組透鏡中的各組透鏡滿足如下關(guān)系式：