(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210716094.7 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 淮阴工学院 地址 223003 江苏省淮安市经济技 术开发 区枚乘东路1号 (72)发明人 卞海溢　姚华　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 颜盈静 (51)Int.Cl. G01J 3/02(2006.01) G01J 3/28(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于菲涅尔透 镜的高光谱成像系统 (57)摘要 本发明提出了一种基于菲涅尔透镜的高光 谱成像系统， 包括第一准直透镜、 菲涅尔透镜、 第 二准直透镜、 聚焦透镜和相机； 远处物体发出的 光经第一准直透镜进行准直后， 入射至菲涅尔透 镜， 由菲涅尔透镜对入射的光进行色散聚焦， 得 到在光轴方向上的不同波长光； 在光轴方向上的 不同波长光顺次经过第二准直透镜和聚焦透镜 后在相机进行成像， 得到 远处物体的成像 。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115165094 A 2022.10.11 CN 115165094 A 1.一种基于菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 其特征在于： 包括第一准直透镜(1)、 菲涅 尔透镜(2)、 第二 准直透镜(4)、 聚焦透 镜(5)和相机(6)； 远处物体发出的光经第一准直透镜(1)进行准直后， 入射至菲涅尔透镜(2)， 由菲涅尔 透镜(2)对入射的光进行色散聚焦， 得到在光轴方向上的不同波长光； 在光轴方向上的不同波长光顺次经过第二准直透镜(4)和聚焦透镜(5)后在相机(6)进 行成像， 得到远处物体的成像。 2.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 其特征在于： 还包括 电动位移平台(3)， 所述第二准直透镜(4)设置在电动位移平台(3)上， 所述电动位移平台 (3)带动第二 准直透镜(4)在光轴方向移动， 该电动位移 平台(3)的行程 根据下式得到： 式中， L为电动位移平台的行程， fd为菲涅尔透镜的设计焦距， λd为菲涅尔透镜的设计波 长， λmin为高光谱仪的最小 波长， λmax为高光谱仪的最大波长 。 3.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 其特征在于： 所述的 菲涅尔透 镜(2)可以设置在任意形状的菲涅耳波带片。 4.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 其特征在于： 所述第 二准直透镜(4)的数值 孔径大于 0.2， 所述聚焦透 镜(5)的数值 孔径大于 0.2。 5.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 其特征在于： 所述第 二准直透镜(4)与所述聚焦透 镜(5)之间的间距大于10 cm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115165094 A 2一种基于菲涅 尔透镜的高光谱成像系统 技术领域 [0001]本发明属于高光谱成像领域， 具体涉及一种基于菲涅尔透 镜的高光谱成像系统。 背景技术 [0002]高光谱成像技术是一种将成像技术和光谱技术结合起来的影响数据技术， 在获取 目标二维信息的同时， 获取目标的光谱信息， 从而 形成三维立方体数据。 通过对目标光谱的 分析， 可以获得目标成分、 含量等信息， 从而实现物质识别和成分分析， 因此高光谱成像技 术逐渐成为 航空航天遥感、 地矿探测、 水质监测等领域的热门技 术。 [0003]传统的色散型高光谱仪采用衍射光栅作为色散器件， 利用狭缝进行空间滤波。 然 而高光谱仪的光谱分辨率与入射狭缝的宽度成反比， 为了提高光谱分辨率， 就需要不断减 小狭缝宽度， 从而导致进入分光系统的辐 射能量减小， 导致探测器灵敏度和系统信噪比降 低。 而对于凝视型色散高光谱仪需要两个 色散器件， 通过狭缝进 行空间滤波， 得到不同波长 的二维图， 然而这种系统对双色散器件一致性要求较高， 另外， 由于衍射光栅的效率不高， 双衍射光栅的应用将导 致系统的辐射能量减小， 系统信噪比降低。 发明内容 [0004]发明目的： 为解决采用衍射光栅作为色散器件的高光谱仪存在的灵敏度低和信噪 比低等问题， 本发明提出了一种基于菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 在实现色散的同时， 具 有良好的聚焦效果， 提高系统的信噪比。 [0005]技术方案： 一种基于 菲涅尔透镜的高光谱成像系统， 包括第一准直透镜、 菲涅尔透 镜、 第二准直透镜、 聚焦透 镜和相机； [0006]远处物体发出的光经第一准直透镜进行准直后， 入射至菲涅尔透镜， 由菲涅尔透 镜对入射的光进行色散聚焦， 得到在光轴方向上的不同波长光； [0007]在光轴方向上的不同波长光顺次经过第二准直透镜和聚焦透镜后在相机进行成 像， 得到远处物体的成像。 [0008]进一步的， 还包括电动位移平台， 所述第二准直透镜设置在电动位移平台上， 所述 电动位移 平台带动第二 准直透镜在光轴方向移动， 该电动位移 平台的行程 根据下式得到： [0009] [0010]式中， L为电动位移平台的行程， fd为菲涅尔透镜的设计焦 距， λd为菲涅尔透镜的设 计波长， λmin为高光谱仪的最小 波长， λmax为高光谱仪的最大波长 。 [0011]进一步的， 所述的菲涅尔透 镜可以设置在任意形状的菲涅耳波带片。 [0012]进一步的， 所述第二准直透镜的数值孔径大于0.2， 所述聚焦透镜的数值孔径大于 0.2。 [0013]进一步的， 所述第二 准直透镜与所述聚焦透 镜之间的间距大于10 cm。 [0014]有益效果： 本发明具有以下优点：说　明　书 1/3 页 3 CN 115165094 A 3