阅读说明：本技术 一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取装置、方法 (Light source integrated imaging lens and spectral image shooting device and method ) 是由 黄威 钟燕飞 张洪艳 李志刚 王桂强 许小京 张良培 罗旭东 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取方法,光谱成像技术。针对现有技术中镜头设置滤光模块导致的成本、体积和重量问题提出本方案。主要为在镜头本体前端设置单色光源以实现窄光谱的照明环境。优点在于,利用单色光源进行摄像照明,可以得到波长范围很窄的光谱图像。镜头本体内直接省去电子滤光器,镜头整体明显得到体积缩小和重量降低的效果。通过多种单色光源分别照明和同步拍摄,即可取得多光谱的光谱图像。(The invention discloses a light source integrated imaging lens, a spectral image shooting method and a spectral imaging technology. The scheme is provided aiming at the problems of cost, volume and weight caused by the fact that the filtering module is arranged on the lens in the prior art. The lens is mainly characterized in that a monochromatic light source is arranged at the front end of the lens body to realize a narrow-spectrum lighting environment. The advantage is that the spectral image with narrow wavelength range can be obtained by using the monochromatic light source for shooting and lighting. An electronic filter is directly omitted in the lens body, and the whole lens obviously achieves the effects of volume reduction and weight reduction. And respectively illuminating and synchronously shooting through various monochromatic light sources to obtain a multispectral spectral image.)

一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取装置、方法

技术领域

本发明涉及光谱成像技术，尤其涉及一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取装置、方法。

背景技术

光谱成像与传统光学成像不同，是在传统光学成像的基础上，通过使用滤光技术或分光技术，实现对拍摄目标对应不同光谱或波长的光学成像技术。同时拍摄多个光谱或波长的光学图像的集合得到光谱图像立方体。滤光技术可以采用滤光片或电子滤光器实现，而分光技术可以使用棱镜或是光栅等实现。使用电子滤光器，可以快速地对目标进行光谱扫描成像。

然而滤光片或电子滤光器等滤光模块必须设置到镜头里面或前后，使得镜头或系统复杂，成本高居不下，同时也大大增加了镜头本身的体积及重量。如何实现光谱成像系统的优化，是业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取装置、方法，以降低镜头或系统成本和减小体积、降低重量。

本发明所述的一种光源一体化成像镜头，包括镜头本体；在镜头本体前端设置一光源模块，光源模块后端与镜头本体前端连接；光源模块前侧设有发光组件；发光组件由一种以上的单色光源组成；所述的镜头本体内设有线组，所述线组沿光轴方向延伸，靠近光源模块的一端与发光组件电性连接，另一端延伸至镜头本体后端；所述的镜头本体后端设有第一快速卡口。

进一步地，所述的镜头本体设有用于容纳所述线组的沿光轴方向延伸的线槽或通孔。

进一步地，所述的发光组件为LED光源或激光光源或其组合。

进一步地，所述的光源模块与镜头本体可拆卸式连接；所述镜头本体前端设有第二快速卡口，所述第二快速卡口用于与所述的光源模块后端卡接。

进一步地，所述线组与发光组件为触点式连接。

一种光谱图像摄取装置，包括摄像主机和所述光源一体化成像镜头；所述摄像主机设置有光源驱动模块和图像采集芯片，所述的光源一体化成像镜头通过第一快速卡口与摄像主机安装连接；光源一体化成像镜头光轴指向所述图像采集芯片；所述的光源驱动模块与所述线组位于镜头本体后端的延伸端触点式电性连接。

一种光谱图像摄取方法，利用所述光谱图像摄取装置进行光谱图像摄取。

进一步地，将发光组件设置为多于一种单色光源组成；屏蔽环境光干扰后逐一点亮不同的单色光源，并获取各单色光源对应波长的光谱图像。

进一步地，将不同波长的光源错开设置并通过驱动板控制分别点亮，同步控制摄像主机30摄取相应波长的光谱图像。

本发明所述的一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取装置、方法，其优点在于，利用设置在镜头本体前端的单色光源进行摄像照明，可以得到波长单一性非常好的成像数据。降低了镜头本体内设置压力，直接不用设置电子滤光器。相比以往的光谱成像技术得到体积缩小、成本降低和重量降低的效果。通过多种单色光源分别照明和同步拍摄，即可取得多光谱的光谱图像。

可拆卸式连接也使得镜头更换不同光源更加便捷。当设置的单色光源多于一种的时候，还可以不用更换光源模块即可连续摄取不同波长对应的光谱图像，工作效率得到明显提升。

附图说明

图1是本发明所述光谱图像摄取装置的结构示意图。

附图说明：10-光源模块；20-镜头本体、21-第一快速卡口、22、第二快速卡口；30-摄像主机、31-光源驱动模块、32-图像采集芯片。

具体实施方式

本发明所述的一种光源一体化成像镜头包括互相连接的光源模块10和镜头本体20。本发明所述的光谱图像摄取装置如图1所示，包括摄像主机30和与其安装连接的所述光源一体化成像镜头。

光源模块10可以为环状结构的灯组，也可以为设置在镜头本体20前端边缘的灯组。本发明以环状结构为例，光源模块10中心设有透光片或直接镂空，避免阻挡光线进入镜头本体20。镜头本体20内设置若干光学模块，设置何种光学模块以及各光学模块的排布关系为现有技术。在本发明中，镜头本体20可以选择性设置滤光片或者电子滤光器或不设置任何滤光模块。本发明可以工作在没有设置滤光模块的方案中，但并不代表排除设置有滤光模块的技术方案。在光源模块10的支持下，即使选择设置滤光模块，也能选择成本更加低廉或体积小的滤光模块，而不会降低原本的光谱摄取效果。

光源模块10后端与镜头本体20前端可拆卸式连接，连接处设有相适配的第二快速卡口22。镜头本体20后端与摄像主机30前端通过第一快速卡口21可拆卸式连接。镜头的卡接结构为现有的成熟技术，所述第一快速卡口21和/或第二快速卡口22可以直接借用现有各种拍摄设备的各种卡接口，如：佳能公司的EF卡口、尼康公司的F卡口、索尼公司的阿尔法卡口、宾得公司的PK卡口以及松下公司的4/3卡口等等。

第一快速卡口21和/或第二快速卡口22内设有用于实现电性连接的电子触点。采用电子触点的方式可以快速实现连接和拆卸，具有占用部件空间小、重量轻、成本低的特点。

所述的摄像主机30内设有图像采集芯片32对准镜头本体20的光轴。所述光源模块10前侧设有同心的发光组件。发光组件由一种以上的单色光源组成。所述的镜头本体20内设有线组，所述线组沿光轴方向从镜头本体20前端延伸至后端。所述摄像主机30还设有光源驱动模块31，所述的发光组件通过线组与光源驱动模块31电性连接。

为了收纳方便，所述的镜头本体20可设有用于容纳所述线组的线槽或通孔。所述的发光组件为LED光源或激光光源。光源驱动模块31通过线组对发光组件进行供电和信号控制。每种单色光源可以分别只由一个光源实现，或者由多个同色光源组合实现。当由多个同色光源组合实现时，各单色光源可以错开分布。

本发明所述的光谱图像摄取方法如下：将上述的光源一体化成像镜头安装到摄像主机上，屏蔽环境光的干扰，例如采用黑房。当发光组件为多于一种单色光源组成时，光源驱动模块31控制发光组件逐一颜色点亮。单色光线从物体上反射回来进入镜头本体20，经过镜头本体20内的若干光学处理后到达图像采集芯片32，得到点亮的单色光线对应波长的光谱图像。若有N种单色光源组成发光组件，一次拍摄过程即可得到N个不同波长的光谱图像，效率较以往明显提高。利用单色光源的逐一变化，生成对应的光谱图像，可以不用考虑滤光质量，也不用进行分光处理。整个镜头的重量明显下降和成本明显降低。物体反射回来后的光线所经过的光学模块越少，失真度越低，光能损耗也越低，图像质量相比以往反而得到有效提升。

本发明还有一特例，当发光组件仅为一种单色光源组成时，屏蔽环境光的干扰，光源驱动模块31直接控制发光组件点亮输出单色光线进行照射，最终得到所述单色光线对应波长的光谱图像。

当然在本发明提出的构思下，光源驱动模块31可以控制发光组件的亮度是显而易见的；光源驱动模块31控制局部发光组件亮起也是显而易见的。

随着半导体技术的快速发展，半导体光源得到迅速的普及应用。半导体光源有颜色单纯、响应快速的特点，其发出的光能量波长范围比较狭窄，有点类似窄带滤光片过滤后的光源照明，可以达到窄带滤光片相同的效果，使直接使用光源的分光光学成像成为可能。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。