TWI805174B - 多模態高光譜相機 - Google Patents

Abstract

一種多模態高光譜相機，包括：一機殼，設有一對接窗；一移動載台，設置於機殼內，移動載台包括一載台及一移動機構，移動機構帶動載台進行線性移動；載台上設有至少二個高光譜相機及一彩色相機，兩個高光譜相機及彩色相機的焦點位於共焦平面上，移動機構以平行共焦平面方向進行移動，用以切換至少一相機對應對接窗，藉此能提供多模態高光譜攝像且能快速進行校正對準。

Description

多模態高光譜相機

本發明為一種高光譜相機技術領域，尤其指具備多個波段的高光譜相機，且在切換時能快速對準。

光譜分析，都是通過待測物自發光或者與光源相互作用而進行分析的物體，從空間維度上看，是通過分光技術可以達到幾百個波段，對物目標的二維圖像與其一維光譜資訊構成資料立方體，實現空間維與光譜維的融合。圖像光譜測量結合了光譜技術和成像技術，將光譜分辨能力和圖形分辨能力相結合，造就了空間維度上的面光譜分析，也就是現在高光譜成像技術。

高光譜相機是由光學鏡頭將所得影像成像於狹縫上，由狹縫所得影像如同掃取空間的一直線般的，再將這一直線上的各點經分光元件 (光柵、棱鏡等) 分光後，光譜成像記錄於 影像感測器上。在 影像感測器上的影像之其中一軸為空間軸，另一軸即為該直線空間各點的光譜。如此若要依高光譜相機所獲得的影像判定是否在正確焦距上並不是一件容易的事，因此若在更換不同外接鏡頭組或顯微鏡時，往往須耗費較長的時間進行校對，增加使用者的不便。為此本發明人即思考改良之方式。

本發明之主要目的是提供一種多模態高光譜相機，具備多種波長操作範圍，且在使用時能減少對焦操作流程，減短對焦校正時間，增加產品使用的便利性及實用性。

為實現前述目的，本發明採用了如下技術方案：

本發明為一種多模態高光譜相機，包括：一機殼，設有一對接窗；一移動載台，設置於機殼內，移動載台包括一載台及一移動機構，移動機構帶動載台進行線性移動；載台上設有至少二個高光譜相機及一彩色相機，兩個高光譜相機及彩色相機的焦點是在共焦平面上，移動機構以平行共焦平面方向進行移動，用以切換至少一相機對應對接窗。

作為較佳優選實施方案之一，載台設有至少兩個固定件，固定件的數目及位置對應高光譜相機，固定件設有長條狀的鎖固孔，在校正高光譜相機位置後將之鎖固 。

作為較佳優選實施方案之一，移動機構包括滑軌組、動力裝置及螺桿組，滑軌組設置於該載台底部，提供載台於機殼內進行線性移動，動力機構負責帶動螺桿組轉動，螺桿組控制載台的移動距離。

作為較佳優選實施方案之一，機殼是由底座、前殼板、側殼板及後殼板所構成，且經鎖固形成一長方型的中空殼體。

作為較佳優選實施方案之一，複數高光譜相機的適用波長範圍並不相同。

作為較佳優選實施方案之一，高光譜相機的波長範圍在200~400nm、380~800nm、400~1000nm、900~1700nm及1000~25000nm其中至少一種。

作為較佳優選實施方案之一，該對接窗具有內螺紋，內螺紋供對接外接鏡頭組或是顯微鏡頭組其中至少一種。

與現有技術相比，本發明多模態高光譜相機是利用至少兩個高光譜相機以適用於不同的波長範圍，達到多模態高光譜攝影，另外搭配處於共焦平面的彩色相機，有助更換鏡頭組或外接顯微鏡頭的對焦作業，減化操作流程，減短對焦校正時間，藉此增加產品使用的便利性及實用性。

下面將結合具體實施例和附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，當元件被稱為「安裝於或固定於」另一個元件，意指它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，意指它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。在所示出的實施例中，方向表示上、下、左、右、前和後等是相對的，用於解釋本案中不同部件的結構和運動是相對的。當部件處於圖中所示的位置時，這些表示是恰當的。但是，如果元件位置的說明發生變化，那麼認為這些表示也將相應地發生變化。

除非另有定義，本文所使用的所有技術和科學術語與屬於本發明技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的術語只是為了描述具體實施例的目的，不是旨在限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1及圖2所示，為本發明多模態高光譜相機之立體圖及內部結構的示意圖。本發明多模態高光譜相機，包括：機殼1、移動載台2、至少二個高光譜相機3及彩色相機4。機殼1設有一對接窗11。移動載台2設置於機殼1內，移動載台2包括載台21及移動機構22，移動機構22帶動載台21進行線性移動。兩個高光譜相機3及彩色相機4的焦點在共焦平面上且皆設置於載台21上，移動機構22是以平行共焦平面方向帶動載台21移動，用以切換至少一相機對應對接窗11，藉此本發明能提供多模態高光譜攝像，且能快速進行對焦校正作業。

接著就各構件的結構作一詳細的說明，請一併參閱圖3：

機殼1是由底座12、前殼板13、側殼板14及後殼板15所構成，各板相互鎖固形成一長方型的中空殼體。對接窗11是位於前殼板13處，對接窗11具有內螺紋111，內螺紋111為標準規格以供外接鏡頭組或顯微鏡頭組等，滿足此類產品的需求。對接窗11內側還可設有遮陽片112或其他光圈結構等，以控制適當的光通量，用以配合高光譜相機3或彩色相機4運作。另外機殼1還設有一提把16。提把16位於側殼板14最頂面，藉此方便提著本發明多模態高光譜相機到處移動。

移動載台2包括載台21及移動機構22，移動機構22是負責帶動載台21進行線性移動，在本實施例中，線性移動方向是平行於共焦平面。移動機構22可為多種不同方式，本發明僅提供其中一種作說明，並不因此限制其範 圍。該移動機構22包括滑軌組221、動力裝置222及螺桿組223。本實施例中滑軌組221具有兩組且設置於底座12上並支撐著載台21，確保載台21進行線性移動。滑軌組221進一步包括滑軌2211及支撐滑塊2212，滑軌2211設置於底座12上，支撐滑塊2212設於滑軌2211上且能滑行，支撐滑塊2212鎖固於載台21底面。動力裝置222為一伺服馬達，能精確控制轉動角度。螺桿組223包括螺桿2231、連動塊2232及軸承座2233，連動塊2232螺接於螺桿2231上，會隨著螺桿2231轉動而移動，螺桿2231兩端由軸承座2233承載且設置於底座12上，螺桿2231是受動力裝置222所驅動。組裝時連動塊2232是鎖固於載台21底面。藉此當動力裝置222驅動螺桿2231轉動，由連動塊2232精準地控制載台21的移動距離。

載台21是供兩個高光譜相機3及彩色相機4以焦點在共焦平面的方式固定其上，載台21上設有至少兩個固定件211，固定件211的數目及位置對應高光譜相機3，固定件211設有長條狀的鎖固孔212，以利在校正高光譜相機3位置後將之鎖固。在本實施例中，可先將彩色相機4與其中一高光譜相機3鎖固在一起，使兩者的焦點於共焦平面上，之後再將兩個高光譜相機3鎖固於載台21的固定件211上，使得兩個高光譜相機3及彩色相機4的焦點都在共焦平面上，前述移動機構22能帶動載台21線性移動，此移動方向也是平行於共焦平面的方向。

在本實施例中，設有至少兩個高光譜相機3於載台21上，但數量不限，也可為三台或更多台。其中高光譜相機3的適用波長範圍可在200~400nm、380~800nm、400~1000nm、900~1700nm及1000~25000nm等其中至少一種。原則 上兩個高光譜相機3的適用波長範圍並不相同，藉此達到本發明多模態高光譜攝影的目的。

本發明多模態高光譜相機，可安裝於機台上進行外部掃描，即樣品經由一移動輸送台移動，高光譜相機不動，或是進行內部掃描，即改由高光譜相機移動，樣品固定不動，上述掃描帶動機構與習用相似，故不再描述。當更換不同樣品或是更換不同鏡頭組時，必須進行對焦校正，如圖4所示，先啟動移動機構22運作，使彩色相機4對應對接窗11，利用對接窗11所外接的鏡頭組，將影像經該彩色相機4所接收，經由影像的清晰程度，快速及方便地調整焦距，之後再經移動機構22切換所需波長的高光譜相機3對準該對接窗11，即可進行外部或內部掃描作業，藉此大幅減少對焦操作流程及所需對焦校正時間，且能獲得良好的高光譜影像，且也因為本發明內部具有兩台高光譜相機3，適用的波長範圍大，能節省廠商購置成本，發揮最大的經濟利率。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施例之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化及修飾，皆為本發明之專利範圍所涵蓋。

1:機殼

11:對接窗

111:內螺紋

112:遮陽片

12:底座

13:前殼板

14:側殼板

15:後殼板

16:提把

2:移動載台

21:載台

211:固定件

212:鎖固孔

22:移動機構

221:滑軌組

2211:滑軌

2212:支撐滑塊

222:動力裝置

223:螺桿組

2231:螺桿

2232:連動塊

2233:軸承座

3:高光譜相機

4:彩色相機

圖1為本發明多模態高光譜相機的立體圖。

圖2為本發明多模態高光譜相機的內部結構示意圖。

圖3為本發明多模態高光譜相機的分解圖。

圖4為本發明多模態高光譜相機的運作示意圖。

12:底座

2:移動載台

21:載台

22:移動機構

221:滑軌組

2211:滑軌

2212:支撐滑塊

222:動力裝置

3:高光譜相機

4:彩色相機

Claims (7)

1. 一種多模態高光譜相機，包括： 一機殼，設有一對接窗； 一移動載台，設置於該機殼內，該移動載台包括一載台及一移動機構，該移動機構帶動該載台進行線性移動； 至少二個高光譜相機，設置於該載台上； 至少一彩色相機，設置於該載台上，兩個該高光譜相機及該彩色相機的焦點位於共焦平面上，該移動機構以平行該共焦平面方向帶動該載台移動，以切換至少一相機對應該對接窗。
2. 如請求項1所述的多模態高光譜相機，其中該載台設有至少兩個固定件，該固定件的數目及位置對應該高光譜相機，該固定件設有長條狀的鎖固孔，在校正該高光譜相機位置後將之鎖固。
3. 如請求項1所述的多模態高光譜相機，該移動機構包括滑軌組、動力裝置及螺桿組，該滑軌組設置於該載台底部，提供該載台於該機殼內進行線性移動，該動力機構負責帶動該螺桿組轉動，該螺桿組控制該載台的移動距離。
4. 如請求項1所述的多模態高光譜相機，該機殼是由底座、前殼板、側殼板及後殼板所構成，且經鎖固形成一長方型的中空殼體。
5. 如請求項1所述的多模態高光譜相機，複數該高光譜相機的適用波長範圍並不相同。
6. 如請求項1所述的多模態高光譜相機，該高光譜相機的波長範圍在200~400nm、380~800nm、400~1000nm、900~1700nm及1000~25000nm其中至少一種。
7. 如請求項1所述的多模態高光譜相機，該對接窗具有內螺紋，該 內螺紋供對接外接鏡頭組或是顯微鏡頭組其中至少一種。

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