光源一体化成像镜头及光谱图像摄取装置、方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010541210.7 (22)申请日 2020.06.15 (71)申请人 广州星博科仪有限公司 地址 510070 广东省广州市越秀区永福路3 号中核大厦1004室 (72)发明人 黄威钟燕飞张洪艳李志刚 王桂强许小京张良培罗旭东 (74)专利代理机构 广州海心联合专利代理事务 所(普通合伙) 44295 代理人 王洪娟冼俊鹏 (51)Int.Cl. G01J 3/28(2006.01) G01J 3/02(2006.01) G03B 15/05(2006.01) G0。

2、3B 17/12(2006.01) (54)发明名称 一种光源一体化成像镜头及光谱图像摄取 装置、 方法 (57)摘要 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。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 。

3、111649822 A 2020.09.11 CN 111649822 A 1.一种光源一体化成像镜头， 包括镜头本体(20)； 其特征在于， 在镜头本体(20)前端设 置一光源模块(10)， 光源模块(10)后端与镜头本体(20)前端连接； 光源模块(10)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(20)内设有线组， 所述线 组沿光轴方向延伸， 靠近光源模块(10)的一端与发光组件电性连接， 另一端延伸至镜头本 体(20)后端； 所述的镜头本体(20)后端设有第一快速卡口(21)。 2.根据权利要求1所述光源一体化成像镜头， 其特征在于， 所述的镜头本体(20。

4、)设有用 于容纳所述线组的沿光轴方向延伸的线槽或通孔。 3.根据权利要求1所述光源一体化成像镜头， 其特征在于， 所述的发光组件为LED光源 或激光光源或其组合。 4.根据权利要求1所述光源一体化成像镜头， 其特征在于， 所述的光源模块(10)与镜头 本体(20)可拆卸式连接； 所述镜头本体(20)前端设有第二快速卡口(22)， 所述第二快速卡 口(22)用于与所述的光源模块(10)后端卡接。 5.根据权利要求1所述光源一体化成像镜头， 其特征在于， 所述线组与发光组件为触点 式连接。 6.一种光谱图像摄取装置， 包括摄像主机(30)， 其特征在于， 还包括权利要求1至5任一 所述光源一体化成。

5、像镜头； 所述摄像主机(30)设置有光源驱动模块(31)和图像采集芯片 (32)， 所述的光源一体化成像镜头通过第一快速卡口(21)与摄像主机(30)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(32)； 所述的光源驱动模块(31)与所述线组位 于镜头本体(20)后端的延伸端触点式电性连接。 7.一种光谱图像摄取方法， 其特征在于， 利用权利要求6所述光谱图像摄取装置进行光 谱图像摄取。 8.根据权利要求7所述光谱图像摄取方法， 其特征在于， 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。 9.根据权利要求。

6、8所述光谱图像摄取方法， 其特征在于， 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。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111649822 A 2 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 0001 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 0002 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。

7、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。 0003 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 0004 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。 0005 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。

8、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。 0006 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。 0007 进一步地， 所述的发光组件为LED光源或激光光源或其组合。 0008 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。 0009 进一步地， 所述线组与发光组件为触点式连接。 0010。

9、 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。 0011 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。 0012 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。 0013 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。

10、制摄 说明书 1/3 页 3 CN 111649822 A 3 像主机30摄取相应波长的光谱图像。 0014 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。 0015 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。

11、对应的光谱图像， 工作效率得到明 显提升。 附图说明 0016 图1是本发明所述光谱图像摄取装置的结构示意图。 0017 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 0018 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。 0019 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，。

12、 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。 0020 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。

13、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。 0021 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。 0022 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。

14、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。 0023 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 说明书 2/3 页 4 CN 111649822 A 4 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。 0024 本发明所述的光谱图像摄。

15、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。

16、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。 0025 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。 0026 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。 0027 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。 0028 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。 说明书 3/3 页 5 CN 111649822 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 111649822 A 6 。