CN217058699U - 光谱仪及线光谱共焦传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光谱仪及线光谱共焦传感器，包括：从光谱仪物方至光谱仪像方依次设置的第一透镜组、色散组件和第二透镜组，第一透镜组包括第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜，第一透镜组用于被测物的反射光的平行，色散组件对平行后的反射光进行色散，第二透镜组包括第十七透镜、第十八透镜、第十九透镜、第二十透镜、第二十一透镜、第二十二透镜、第二十三透镜、第二十四透镜，第二透镜组对色散后的反射光进行聚焦，消除聚焦后的光束色差；通过玻璃组合构成光谱仪，在控制色散区域大小的基础上控制单色像差，对进入光谱仪中的不同波长均有完善的成像效果，实现匹配大视场和大数值孔径色散镜的使用。

Description

光谱仪及线光谱共焦传感器

技术领域

本实用新型属于光学测量领域，尤其涉及一种光谱仪及线光谱共焦传感器。

背景技术

随着精密和超精密制造业的迅速发展，对高精密的检测需求也越来越高，因此高精密的位移传感器也应运而生。超精密的位移传感器精度可达到微米级别；传统的接触式测量虽然也有较高的精度，但是由于其可能会划伤被测物体表面，而且当被测物体为弱刚性或是轻软材料时，接触式测量也会造成弹性形变，引入测量的误差，此外，接触式测量速度较慢，难以实现自动化测量，基于接触式测量存在的诸多不足，因此非接触式位移传感器受到了更大的关注。

利用光谱共焦位移传感器，可以非接触式地、精确地测绘被测样品的外形尺寸和位移。目前的物体表面轮廓和形状检测仪采用光谱共焦位移传感器，这种技术方案采样方式为点测量或者线测量，其中点测量存在着采样效率低、工作速度慢的缺陷；线测量虽然可以提高采样效率，但是也存在测量范围小、角度适应性差等问题。

光谱共焦传感器中，光谱仪是其核心器件，色散镜返回的检测光进入光谱仪内发生色散，并在相机上被接收，成像于相机的不同位置，在通过算法解算出被测物的高度信息。所以光谱仪决定着整个传感器解算分辨率、相机成像质量等参数。目前用于线光谱共焦传感器的光谱仪存在视场范围和物方数值孔径小的问题，无法匹配大视场和大数值孔径色散镜的使用，从而限制了线光谱共焦传感器的往宽视场、大线长方向的发展。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种光谱仪及线光谱共焦传感器，以解决上述现有技术中线光谱共焦传感器中的光谱仪存在视场范围和物方数值孔径小的问题，无法匹配大视场和大数值孔径色散镜的使用。

为实现上述目的，本实用新型提供一种光谱仪，所述光谱仪包括：从光谱仪物方至光谱仪像方依次设置的第一透镜组、色散组件以及第二透镜组；

所述第一透镜组包括同轴设置的第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜；

所述第一透镜组用于被测物的反射光的平行；

所述色散组件用于对平行后的反射光进行色散；

所述第二透镜组包括同轴设置的第十七透镜、第十八透镜、第十九透镜、第二十透镜、第二十一透镜、第二十二透镜、第二十三透镜、第二十四透镜；

所述第二透镜组用于对色散后的反射光进行聚焦，并消除聚焦后的反射光色差。

优选地，还包括：所述光谱仪像方与所述光谱仪物方的缩放倍率取值范围为0.1至0.8。

优选地，所述第十二透镜用于平衡所述反射光的球差，压缩所述反射光的光束直径；所述第十三透镜用于平衡反射光的球差，并再次压缩反射光的光束直径；所述第十四透镜用于对再次压缩的光束进行平衡畸变、像散和场曲，以形成大视场；所述第十五透镜和所述第十六透镜形成胶合结构，用于消除场曲后的反射光的色差，并与所述第十四透镜配合以形成大视场，获得色散后的反射光。

优选地，所述第十七透镜和所述第十八透镜为胶合结构，用于消除所述色散后的反射光色差；所述第十九透镜用于平衡消除色差后的反射光中的慧差、像散和球差，以消除畸变；所述第二十透镜用于补偿消除畸变后的反射光的球差、慧差，以控制像散，并压缩控制像散后的反射光的光束发散角；所述第二十一透镜用于再次压缩反射光的光束发散角，并消除像散和畸变；所述第二十二透镜、所述第二十三和所述第二十四透镜用于控制反射光的球差、慧差，并进一步压缩所述反射光的光束发散角。

优选地，还包括：所述第一透镜组中，所述第十二透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为260mm至280mm；所述第十三透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至110mm；所述第十四透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-50mm至-30mm；所述第十五透镜和所述第十六透镜组成胶合镜，其中，所述第十五透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-160mm至-130mm；所述第十六透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为50mm至70mm。

优选地，还包括：所述第二透镜组中，第十七透镜和所述第十八透镜组成胶合镜，其中，所述第十七透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-60mm至-40mm；所述第十八透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为100mm至120mm；所述第十九透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为140mm至170mm；所述第二十透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至110mm；所述第二十一透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为130mm至170mm；所述第二十二透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-50mm至-30mm；所述第二十三透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至100mm；所述第二十四透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为170mm至220mm。

优选地，还包括：所述第一透镜组中，所述第十二透镜为平凸透镜；所述第十三透镜为双凸透镜；所述第十四透镜为双凹透镜；所述第十五透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置；所述第十六透镜为双凸透镜。

优选地，还包括：所述第十七透镜为双凹透镜；所述第十八透镜为双凸透镜；所述第十九透镜为双凸透镜；所述第二十透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置；所述第二十一透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置；所述第二十二透镜为平凹透镜；所述第二十三透镜为平凸透镜；所述第二十四透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置。

优选地，所述色散组件为反射式光栅或透射式光栅，将经过所述第一透镜组的准直后的反射光的进行色散，经色散后的反射光入射至所述第二透镜组；所述反射式光栅或透射式光栅倾斜设置。

此外，本实用新型还提出一种线光谱共焦传感器，包括：光源、光源光纤、色散物镜、光谱仪光纤，以及如上文所述的光谱仪。

本实用新型的光谱仪包括从光谱仪物方至光谱仪像方依次设置的第一透镜组、色散组件以及第二透镜组，所述第一透镜组包括同轴设置的第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜，所述第一透镜组用于被测物的反射光的平行，所述色散组件用于对平行后的反射光进行色散，所述第二透镜组包括同轴设置的第十七透镜、第十八透镜、第十九透镜、第二十透镜、第二十一透镜、第二十二透镜、第二十三透镜、第二十四透镜，所述第二透镜组用于对色散后的反射光进行聚焦，并消除聚焦后的反射光色差；使用不同的曲率、厚度和材质的玻璃组合而成的光谱仪，在控制色散区域大小的基础上控制单色像差，包括不限于球差、慧差、场曲、像散、畸变等像差，使光谱仪在不同波长下的弥散斑接近或到达衍射极限水平，对进入光谱仪中存在的不同波长均有完善的成像效果，从而实现匹配大视场和大数值孔径色散镜的使用。

附图说明

图1为本实用新型一种光谱仪一实施例的光路结构示意图；

图2为本实用新型一种线谱共焦传感器一实施例的结构示意图；

其中，图1中，第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15、第十六透镜L16、第十七透镜L17、第十八透镜L18、第十九透镜L19、第二十透镜L20、第二十一透镜L21、第二十二透镜L22、第二十三透镜L23、第二十四透镜L24、色散组件52；

图2中，光源10、光源光纤20、色散物镜30、光谱仪光纤40、光谱仪50、第一入光端21、第一出光端22、第二入光端41、第二出光端42、分光镜60。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，而非以任何方式限制本实用新型的保护范围。

在说明书的全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列相目中的一个或多个的任何和全部组合。在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、步骤、整体、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、步骤、整体、操作、元件、部件和/或它们的组合。

如在说明书中使用的用语“基本上”、“大约”以及类似的用于用作表示近似的用语，而不用作表示程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另有限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例中，如图1所示，所述光谱仪包括第一透镜组、色散组件52以及第二透镜组，其中所述第一透镜组用于所述反射光的准直，获得平行的反射光，所述色散组件用于对平行后的反射光进行色散；所述第二透镜组用于色散后的反射光聚焦，并消除所述反射光色差；其中，所述光谱仪像方为相机上采集的光谱图像。

一般光谱仪的结构一般为狭缝、准直部件、色散部件、聚焦部件、相机等；狭缝控制输入的光斑大小，光学系统仅针对轴上像差进行校正，视场仅有轴上视场。而线光谱共焦的光谱仪需要同时对几百个通道的光谱进行同时准直、色散、聚焦和测量，同时需要保证各通道的均一性和准确性；

为了实现各个通道之间的一致性，本实施例的光谱仪采用了双远心设计：即第一透镜组作为长焦距物方远心，压缩光束直径，保证了通过第一透镜组准直之后各通道的均匀性，同时采用对称结构，更容易平衡轴外像差，增大了物方视场；第二透镜组作为短焦像方远心，同第一透镜组配合形成缩放关系，将成像缩放以适配探测器尺寸，同时形成适当的焦距对光谱进行聚焦和探测器适配，像方远心保证了探测器上各个通道的光亮度一致性；自光源起，分别有匀光器件、双远心色散镜、双远心光谱仪等保证最终探测器像面上光通道的亮度一致性。

作为一优选方案，所述光谱仪像方与光谱仪物方的缩放倍率取值范围为0.1至0.8。

作为一优选方案，如图1所示，所述第一透镜组包括同轴设置的第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15、第十六透镜L16；其中所述第十二透镜L12用于平衡反射光的球差，压缩反射光的光束直径；所述第十三透镜L13用于进一步平衡反射光的球差，并再次压缩反射光的光束直径；所述第十四透镜L14用于对再次压缩的光束平衡畸变、像散和场曲，以形成大视场；第十五透镜L15和所述第十六透镜L16形成胶合结构用于消除场曲后的反射光的色差，并与所述第十四透镜L14配合以形成大视场，获得色散后的放射光。

所述第二透镜组用于色散后的反射光会聚，所述第二透镜组包括同轴设置的第十七透镜L17、第十八透镜L18、第十九透镜L19、第二十透镜L20、第二十一透镜L21、第二十二透镜L22、第二十三透镜L23、第二十四透镜L24；第十七透镜L17和第十八透镜L18为胶合结构用于消除色差后的反射光色差；所述第十九透镜L19用于平衡消除色差后的反射光中的慧差、像散和球差，消除畸变；所述第二十透镜L20用于补偿消除畸变后的反射光的球差、慧差，控制像散，并压缩控制像散后的反射光的光束发散角；所述第二十一透镜L21用于进一步压缩反射光的光束发散角，并消除像散和畸变；所述第二十二透镜L22、第二十三透镜L23和第二十四透镜L24用于控制反射光的球差、慧差，并进一步压缩所述反射光的光束发散角。

所述第一透镜组中，所述第十二透镜L12为正焦距透镜，焦距取值范围为260mm至280mm；所述第十三透镜L13为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至110mm；所述第十四透镜L14为负焦距透镜，焦距取值范围为-50mm至-30mm；所述第十五透镜L15和所述第十六透镜L16组成胶合镜，其中，所述第十五透镜L15为负焦距透镜，焦距取值范围为-160mm至-130mm；所述第十六透镜L16为正焦距透镜，焦距取值范围为50mm至70mm；所述第二透镜组中，第十七透镜L17和所述第十八透镜L18组成胶合镜，其中，所述第十七透镜L17为负焦距透镜，焦距取值范围为-60mm至-40mm；所述第十八透镜L18为正焦距透镜，焦距取值范围为100mm至120mm；所述第十九透镜L19为正焦距透镜，焦距取值范围为140mm至170mm；所述第二十透镜L20为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至110mm；所述第二十一透镜L21为正焦距透镜，焦距取值范围为130mm至170mm；所述第二十二透镜L22为负焦距透镜，焦距取值范围为-50mm至-30mm；所述第二十三透镜L23为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至100mm；所述第二十四透镜L24为正焦距透镜，焦距取值范围为170mm至220mm。

所述第一透镜组中，所述第十二透镜L12为平凸透镜；所述第十三透镜L13为双凸透镜；所述第十四透镜L14为双凹透镜；所述第十五透镜L15为弯月透镜，朝向光谱仪物方设置；所述第十六透镜L16为双凸透镜；所述第十七透镜L17为双凹透镜；所述第十八透镜L18为双凸透镜；所述第十九透镜L19为双凸透镜；所述第二十透镜L20为弯月透镜，朝向光谱仪物方设置；所述第二十一透镜L21为弯月透镜，朝向光谱仪物方设置；所述第二十二透镜L22为平凹透镜；所述第二十三透镜L23为平凸透镜；所述第二十四透镜L24为弯月透镜，朝向光谱仪物方设置。

多个点光源组成的反射光经过第一透镜组的准直后，形成平行光入射到色散组件，色散组件用于所述平行光的色散，本实施例中，所示色散组件52为反射式光栅或透射式光栅，以将经过第一透镜组的准直后的反射光的进行色散，经色散后的反射光入射至所述第二透镜组。

本实施例中，光谱仪使用不同的曲率、厚度和材质的玻璃组合，在控制色散区域大小的基础上控制单色像差，包括不限于球差、慧差、场曲、像散、畸变等像差，且使用透射闪耀光栅作为色散元件，使光谱仪在不同波长下的弥散斑接近或到达衍射极限水平，对进入光谱仪中存在的不同波长均有完善的成像效果，极大提高了与大视场和大数值孔径色散镜的匹配，实现线光谱共焦传感器的宽视场、大线长测量，光谱仪系统光学镜片全部采用球面镜设计，加工简单，结构紧凑方便集成。

参照图2，本实用新型还提出一种线光谱共焦传感器一实施例。

在本实施例中，考虑到光源光纤20、色散物镜30、光谱仪光纤40、以及光谱仪50的光谱一致性的匹配问题；光源光纤20、光谱仪光纤40由于材料限制存在最佳通光波长，色散物镜30有设计波长，光谱仪50中色散器件也有适应波长的要求，本实施例中，将四者的工作波段相同设置以协作共同使用。

如图2所示，本实施例中，所述线光谱共焦传感器，包括：光源10、光源光纤20、色散物镜30、光谱仪光纤40、光谱仪50；所述光源10用于产生侦测光；所述光源光纤20包括与所述光源耦合的第一入光端21以及与所述色散物镜30耦合的第一出光端22，光源光纤20用于将所述侦测光转换为调制侦测光；色散物镜30用于对所述调制侦测光进行轴向色散；其中，所述色散物镜30包括由色散物镜物方至色散物镜像方依次包括同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜以及第十一透镜。其中，第一透镜用于消除投射调制侦测光的球差，并产生部分色散；第二透镜和第三透镜为对称结构，用于消除调制侦测光的场曲和慧差；第四透镜和第五透镜用于进一步平衡调制侦测光的场曲和慧差；第六透镜、第七透镜、第八透镜用于进一步消除投射调制侦测光的球差和像散；第九透镜用于控制光焦度，并产生较大色散；第十透镜和第十一透镜用于消除调制侦测光残余慧差和像散；所述第一透镜至第十一透镜构成的光学系统设计为双远心结构，可有效保证投射到被测物上的测量光斑的亮度和精度的一致性。

所述色散物镜物方为所述第一出光端22的光纤阵列，所述色散物镜像方为线光谱共焦传感器系统的投出光斑；所述光谱仪光纤40包括与色散物镜30耦合的第二入光端41以及与所述光谱仪50耦合的第二出光端42，所述光谱仪物方为所述第二出光端42的光纤阵列。分光镜60将被测物的反射光投射转入至所述光谱仪光纤40后，所述光谱仪光纤40用于将所述反射光一一对应转入至光谱仪50，所述光谱仪50用于区分回波的波长，在相机上不同像元位置产生图像。

本实施例中，所述线光谱共焦传感器易于产品化，测量精度高，环境适应性高，结构简单，具有大测量范围、大角度适应性和较远的工作距离，极大提高了线测量光谱共焦传感器对不同测量对象的适应性。

本实用新型所示的线光谱共焦传感器中，光源用于发出产生侦测光，光源光纤20用于调制所述侦测光并产生数百个均匀点光源，光源光纤20的多个点光源(即第一出光端22)作为色散物镜30物方，经过色散物镜30在像面上形成缩小的线，由于色散物镜30使用双远心光路产生色散，物方远心即对边缘非共轴的光路来说，主光线和轴上光线一样同光轴平行，保证了数据点之间的亮度一致；像方远心使得边缘视场的主光线和轴上视场的主光线一样和光轴平行，保证了到达目标点的光的锥角的轴线是相互平行的，从而保证了投射到被测物上的测量光斑的亮度和精度的一致性。色散物镜30所形成线状的、经过色散的、均匀的测量光斑投射到被测物上后，配合垂直于线、平行于线的运动台，可实现较大物体的高精度三维扫描和模型重建。调制侦测光在经过色散物镜30投射到被测物上，不同高度上聚焦光斑的光波长不同，再次经由色散物镜30按原光路返回，经过光谱仪光纤40传输到光谱仪中，以在相机上形成可以判断回波波长的图像，从而可根据波长解算出被测物对应位置处的高度。

线光谱共焦传感器中，光源类型主要有白炽灯、卤素灯、荧光灯、气体放电灯(如水银灯、钠灯、氙灯)、LED，其中光源亮度与光源寿命是线光谱共焦传感器系统光源选择的关键考量因素，亮度为测量不同反射率表面的要求，当测量较低反射率的被测物时，如果光源亮度不足，只能靠探测器延长曝光时间或提高增益，这种处理会显著降低探测器的帧率和信噪比；光源寿命短会显著增加光源更换和设备维护成本。本实施例中，作为一优选方案，光源为LED光源，兼顾了亮度、稳定性、寿命和光斑均匀性，且对接光纤耦合效率高，透射光通量大。

如前所述，线光谱共焦传感器中，光纤数量(光通道)越多，系统投射的线长越长，系统检测效率也越高，但是光纤数量越多，光学器件的对应尺寸也会越大，对应的光学设计难度过高，故现有的线光谱共焦传感器系统中，光纤阵列的长度通常不大于20mm。作为一优选方案，本实用新型所示的一种线光谱共焦传感器中，在色散物镜30结构设计基础之上，将光源光纤20的长度设置为25mm至85mm，将色散物镜30物方与所述色散物镜30像方缩放倍率为0.04至0.5之间，以在保证投射到被测物的光斑亮度和精度一致性的同时，尽量提高系统投射的线长长度。当然，毫无疑问的，本实用新型所示的线光谱共焦传感器中，光纤阵列也可设置为25mm以下，如常规的20mm。

侦测光经光源光纤20调制分光后，光源光纤20第一出光端22处的多个点光源所形成的调制侦测光到达色散物镜30，由色散物镜30对调制侦测光产生色散，使得调制侦测光在被测物上形成一个方向的扩展的、线状的、经过色散的、亮度均匀的测量光斑投射到被测物上。

所述色散物镜30通过双远心结构设置，分别控制物方远心和像方远心，可对大范围内的线光源都等效，从而产生均匀线光源的色散，保证测量光斑亮度和精度一致性。同时该色散物镜30配合光源光纤20设置，还有效的提高系统的角度适应性，角度大小与缩放倍率β、物方数值孔径NA₁有关，缩放倍率β越小、物方数值孔径NA₁越大，像方数值孔径NA₂就越大，即角度适应性越好。

本实施例中，所述线光谱共焦传感器中，所述色散物镜30的缩放倍率为0.04至0.5之间，在此基础之上尽量增大物方数值孔径，通过二者配合，实现系统大线长的情况下，保证了线上所有的点在均匀性和精度上一致，同时实现了目标面上较大的角度适应性，即目标在90度±35度的范围内都可以有光线返回原光纤通道；兼顾了大线长、高一致性与大角度特征。

此外，所述色散物镜30全部采用球面透镜产生色差，校正其余像差，加工方便、生产简单。

被测物体表面反射的反射光通过所述光谱仪光纤40传输到所述光谱仪50，所述光谱仪50对反射光进行聚焦并通过设置在光谱仪中的透镜组对反射光进行量化处理，量化后的光波在所述光谱仪50上产生一个光谱波峰，光谱曲线的峰值位置与聚焦于被测物体表面的波长产生对应关系，以用于后续分析。

本实施例中，所述光谱仪光纤40的长度设置为25mm至85mm，其具体取值与所述光源光纤20取值相同，被测物上反射光经过所述色散物镜30、所述分光镜60后到达所述光谱仪光纤40，由于所述色散物镜30设置，故被测物上反射光投射至光纤中的光斑的一致性也可得到有效保证。

如前所述，光谱仪投射至相机上的光斑一致性好坏影响着非中心位置的光通道的一致性，为有效接收大尺寸的所述光谱仪光纤40投射的光源，且确保所述光谱仪50投射至相机上的光斑一致性。

本实施例的线光谱共焦传感器关键在于镜头设计，最重要的在于曲率、厚度和材质的组合方式，既满足了大量程又实现了大角度适应性，并且有较长的工作距离，使用不同的曲率、厚度和材质的玻璃组合，在尽量拉大色散的基础上控制单色像差，包括不限于球差、慧差、场曲、像散、畸变等像差；使系统在不同波长下的弥散斑接近或到达衍射极限水平，对光源中存在的不同波长均有完善的成像效果，没有使用光栅等色散器件，实现了同轴光路下的色散，发射和接收同光路。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光谱仪，其特征在于，所述光谱仪包括：从光谱仪物方至光谱仪像方依次设置的第一透镜组、色散组件以及第二透镜组；

所述第一透镜组包括同轴设置的第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜；

所述第一透镜组用于被测物的反射光的平行；

所述色散组件用于对平行后的反射光进行色散；

所述第二透镜组包括同轴设置的第十七透镜、第十八透镜、第十九透镜、第二十透镜、第二十一透镜、第二十二透镜、第二十三透镜、第二十四透镜；

所述第二透镜组用于对色散后的反射光进行聚焦，并消除聚焦后的反射光色差。

2.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，还包括：所述光谱仪像方与所述光谱仪物方的缩放倍率取值范围为0.1至0.8。

3.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述第十二透镜用于平衡所述反射光的球差，压缩所述反射光的光束直径；所述第十三透镜用于平衡反射光的球差，并再次压缩反射光的光束直径；所述第十四透镜用于对再次压缩的光束进行平衡畸变、像散和场曲，以形成大视场；所述第十五透镜和所述第十六透镜形成胶合结构，用于消除场曲后的反射光的色差，并与所述第十四透镜配合以形成大视场，获得色散后的反射光。

4.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述第十七透镜和所述第十八透镜为胶合结构，用于消除所述色散后的反射光色差；所述第十九透镜用于平衡消除色差后的反射光中的慧差、像散和球差，以消除畸变；所述第二十透镜用于补偿消除畸变后的反射光的球差、慧差，以控制像散，并压缩控制像散后的反射光的光束发散角；所述第二十一透镜用于再次压缩反射光的光束发散角，并消除像散和畸变；所述第二十二透镜、所述第二十三和所述第二十四透镜用于控制反射光的球差、慧差，并进一步压缩所述反射光的光束发散角。

5.根据权利要求3所述的光谱仪，其特征在于，还包括：所述第一透镜组中，所述第十二透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为260mm至280mm；所述第十三透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至110mm；所述第十四透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-50mm至-30mm；所述第十五透镜和所述第十六透镜组成胶合镜，其中，所述第十五透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-160mm至-130mm；所述第十六透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为50mm至70mm。

6.根据权利要求4所述的光谱仪，其特征在于，还包括：所述第二透镜组中，第十七透镜和所述第十八透镜组成胶合镜，其中，所述第十七透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-60mm至-40mm；所述第十八透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为100mm至120mm；所述第十九透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为140mm至170mm；所述第二十透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至110mm；所述第二十一透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为130mm至170mm；所述第二十二透镜为负焦距透镜，焦距取值范围为-50mm至-30mm；所述第二十三透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为80mm至100mm；所述第二十四透镜为正焦距透镜，焦距取值范围为170mm至220mm。

7.根据权利要求3所述的光谱仪，其特征在于，还包括：所述第一透镜组中，所述第十二透镜为平凸透镜；所述第十三透镜为双凸透镜；所述第十四透镜为双凹透镜；所述第十五透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置；所述第十六透镜为双凸透镜。

8.根据权利要求4所述的光谱仪，其特征在于，还包括：所述第十七透镜为双凹透镜；所述第十八透镜为双凸透镜；所述第十九透镜为双凸透镜；所述第二十透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置；所述第二十一透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置；所述第二十二透镜为平凹透镜；所述第二十三透镜为平凸透镜；所述第二十四透镜为弯月透镜，朝向所述光谱仪物方设置。

9.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述色散组件为反射式光栅或透射式光栅，将经过所述第一透镜组的准直后的反射光的进行色散，经色散后的反射光入射至所述第二透镜组；所述反射式光栅或透射式光栅倾斜设置。

10.一种线光谱共焦传感器，其特征在于，包括：光源、光源光纤、色散物镜、光谱仪光纤，以及如权利要求1至9中任一项所述的光谱仪。

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