一种基于成像技术的窄带滤波方法及系统与流程

1.本发明属于光学滤波技术领域，特别涉及一种基于成像技术的窄带滤波方法及系统。


背景技术：

2.窄带滤波是指针对滤除特定宽度的光谱信号，使其无法通过。在可见光及短波红外波段，滤波通常使用滤波片来实现，常见的滤波片对光的截止波段范围比较大。比如常见的有色玻璃滤光片，为仅让特定颜色的光透过，其余波段的可见光被截止，一般的窄带通滤波片其带宽范围为4－20nm，无法实现极窄宽度的滤波。
3.针对一些特殊的需求，需要进行极窄带的光谱滤波，如托卡马克装置中的中性束dα可见光谱(656.1nm)，主要测量直接电荷复合交换(dcx)和光晕(halo)等过程导致的dα谱线展宽，从而直接获得当地等离子体的离子温度。由于被探测的等离子体在656.1nm存在明显的发射谱线，该谱线强度很高，进入探测系统后会影响其动态范围，干扰临近波长微弱信号的探测。须在光谱仪成像面上设置空间滤膜对656.1
±
0.1nm的干扰光进行滤除，而传统的窄带滤波片无法实现该量级的光谱滤波。
4.常规方法中用到的滤光片无法适用于仅滤除一个小波段范围的光谱(比如
±
0.1nm)，且不影响其他波长的光透过。本发明基于一种光谱成像的方式，利用二次成像直接对光谱信号进行滤除，可以实现极窄带波长的滤波，同时不影响谱仪的其它性能。


技术实现要素：

5.针对上述问题，一方面本发明公开了一种基于成像技术的窄带滤波方法，所述窄带滤波方法包括：
6.对入射的线光源进行准直处理，得到平行光束；
7.对平行光束进行分色处理，得到平行单色光；
8.对平行单色光进行窄带滤波处理；
9.对窄带滤波处理后的光束进行二次成像处理；
10.对二次成像处理后的光束进行中心滤波测试。
11.优选的，在所述对入射的线光源进行准直处理之前将待滤波光束转换为线光源，利用入射狭缝将待滤波光束转换为线光源，转换后的线光源入射至黑暗环境。
12.优选的，所述准直处理包括利用准直镜组将入射的线光源输出为平行光束，准直镜组需要根据入射狭缝尺寸选定。
13.优选的，所述分色处理包括利用色散光学元件将入射的平行光束分成多束平行单色光，色散光学元件包括光栅。
14.优选的，所述窄带滤波处理处理包括利用聚焦镜组和掩膜板滤除设定的可见光波段窄带宽内的光谱信息；
15.聚焦镜组将不同波长的平行单色光汇聚于成像面的不同位置，掩膜板位于聚焦镜
组的成像面位置处，掩膜板通过几何滤波滤除设定的可见光波段窄带宽内的光谱信息。
16.优选的，所述掩膜板由能够透过可见光的透明材质制成，掩膜板的表面部分区域镀膜，镀膜区域能够对设定可见光波段窄带宽内的光谱信息滤除。
17.优选的，所述镀膜区域宽度为0.35
±
0.05mm；
18.所述镀膜包括通过镀铬、镀金或者镀碳方式对掩膜板进行镀膜处理。
19.优选的，所述窄带宽为
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0.1nm。
20.优选的，所述二次成像处理包括利用成像准直镜组和成像聚焦镜组将窄带滤波处理后的光束聚焦于光谱探测面。
21.优选的，所述中心滤波测试包括利用探测器检测聚焦在光谱探测面位置处的光束的在设定可见光波段窄带宽内的滤波效果，探测器位于光谱探测面处。
22.另一方面，一种基于成像技术的窄带滤波系统，所述窄带滤波系统包括光源转换模块、准直处理模块、分色处理模块、窄带滤波处理模块、二次成像处理模块和中心滤波测试模块；
23.所述准直处理模块用于对入射的线光源进行准直处理，得到平行光束；
24.分色处理模块用于对平行光束进行分色处理，得到平行单色光；
25.窄带滤波处理模块用于对平行单色光进行窄带滤波处理；
26.二次成像处理模块用于对窄带滤波处理后的光束进行二次成像处理；
27.中心滤波测试模块用于对二次成像处理后的光束进行中心滤波测试。
28.优选的，所述窄带滤波系统还包括光源转换模块，光源转换模块用于将待滤波光束转换为线光源。
29.本发明提出了一种基于成像技术的窄带滤波方法，通过几何滤波的方式实现窄带光谱滤除，能够实现小波段范围的光谱(比如
±
0.1nm)的滤除，且不影响其他波长的光透过，滤除效率高，达到了很好的滤波效果；本发明的入射狭缝可设计为弯曲状，降低了掩膜板制作难度降低以及探测器的数据处理难度。
30.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1示出了本发明窄带滤波方法实施例的流程图；
33.图2示出了本发明实施例的探测面光谱形状示意图；
34.图3示出了本发明实施例窄带滤波方法的滤波效果示意图；
35.图4示出了本发明实施例窄带滤波系统的滤波光路示意图；
36.图5示出了本发明实施例窄带滤波系统的框架图；
37.图6示出了本发明另一实施例窄带滤波方法的滤波效果示意图；
38.图7示出了本发明实施例直狭缝的结构示意图；
39.图8示出了本发明实施例镀膜区域的示意图；
40.图9示出了本发明另一实施例弯曲狭缝的结构示意图；
41.图10示出了本发明另一实施例镀膜区域的结构示意图；
42.图11示出了本发明实施例光谱仪的整体结构示意图；
43.图12示出了本发明实施例光谱仪的部分结构示意图；
44.图13示出了示出了本发明实施例光谱仪的部分结构示意图；
45.图14示出了本发明实施例掩膜板组件的结构示意图；
46.图15示出了本发明实施例狭缝组件的结构示意图；
47.图16示出了本发明实施例第一镜组的结构示意图。
48.图中：1、位移台；2、入射光纤组件；21、入射光纤；22、光纤调节机构；23、调节顶块；3、狭缝组件；31、狭缝；32、调节机构；4、第一镜组；41、调整螺栓；42、镜组安装底板；43、准直镜头组；5、滤波片组件；6、分光元件；7、装置底板；8、第二镜组；9、掩膜板组件；91、掩膜板；92、z轴调整顶丝；93、x轴调整顶丝；94、y轴调整顶丝；95、y轴调整螺栓；10、第三镜组；11、第四镜组；12、探测组件；13、装置外罩；14、把手；15、盖板。
具体实施方式
49.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
51.本发明提出了一种基于成像技术的窄带滤波方法，由于谱仪需要对某一可见光波段
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0.1nm窄带宽内的光谱信息进行滤波，而传统的滤波器件很难实现上述较窄带宽的滤波；本发明基于成像技术的窄带滤波方法通过在成像面增加一个光阑的方法，挡住需要滤除的光谱；即通过几何滤波的方式实现窄带光谱滤除，且不会对其他波长的透过率产生影响。
52.本发明先将入射光源作点化处理将入射光源转换为线光源，接着将线光源进行准直处理将线光源转换为平行光，对平行光分色处理通过光学元件的衍射分光功能将复色平行光分成多束平行单色光，对多束平行单色光进行成像处理，多束平行单色光经成像处理后汇聚于成像面，不同波长的光汇聚于成像面的不同位置；在成像面处对光束进行几何滤波处理，滤除特定带宽的光谱；对滤波后的光束进行二次成像聚焦到光谱探测面；最后在光谱探测面进行滤波检测。利用光学元件的准直功能、衍射分光功能和几何滤波处理实现
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息的滤除，图1示出了本发明实施例基于成像技术的窄带滤波方法的流程图，所述窄带滤波方法具体包括以下步骤：
53.s1.将待滤波光束转换为线光源。
54.通过设置入射狭缝将待滤波光束转换为线光源，转换后的线光源入射至黑暗环境，入射狭缝可以设置为一个或多个，即线光源可以为一个或多个；由于本发明需要对某一设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息进行滤波，对入射狭缝尺寸具有一定的要求，因为入射狭缝尺寸会影响滤波精度，入射狭缝尺寸较小时滤波精度较高，入射狭缝尺寸较大时滤波精度较低；示例性地，当对656.1
±
0.1nm带宽内的光谱信息进行滤除时，入射狭缝高度设置为16.00mm，入射狭缝宽度设置为0.3mm；如图7所示，入射狭缝为直狭缝时，光谱在成像面和探测面都会产生弯曲；掩膜板的镀膜区域对应的需要设计为弯曲形态，如图8所示；入射狭缝为直狭缝时探测面的光谱呈弯曲状，如图2所示。
55.由于入射狭缝具有一定的高度，线光源由入射狭缝入射并经过整个系统过程中，光源在入射狭缝高度方向上发生弯曲，增加了滤波及光谱探测的难度，在本发明的一些实施例中，入射狭缝设置为弯曲状的弯曲狭缝，起到校正光谱弯曲的作用；入射狭缝设置为弯曲状时，如图9所示，掩膜板和探测面上的光谱形状为直线状态，如图6所示，入射狭缝为弯曲状时探测面的光谱呈直线状，掩膜板的镀膜区域对应的需要设计为直线形态，如图10所示，降低了掩膜板的制作难度，同时也降低了探测器探测以及数据处理的难度。
56.此外，由于本发明用于滤除某一设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息，需要将转换后的线光源置于密闭黑暗环境中，即滤波环境中除转换后的线光源外不再有其他光源；避免其他光束干扰本发明滤波结果的检测。
57.s2.对线光源进行准直处理。
58.通过设置准直镜组将入射的线光源输出为平行光束，对线光源进行准直处理，准直镜组可以为商用镜头也可以是自行设计组装的光学镜片组；准直镜组参数的选定需要与入射狭缝尺寸相匹配；示例性地，当对656.1
±
0.1nm带宽内的光谱信息进行滤除时，准直镜组采用焦距为300mm、f/2.8系列镜头。
59.s3.对平行光束进行分色处理。
60.通过设置色散光学元件进行分色处理将入射的平行光束(复色光)分成多束平行单色光，色散光学元件包括但不限于光栅；当平行复色光束入射至衍射光学元件时，平行复色光束被分成多束平行单色光并输出；示例性的，光栅可以为vph光栅，本实施例中vph光栅的线密度为2700l/mm，vph光栅参数需要根据实际分光需求选定，光栅线密度越高，光栅的分辨性能越强。分辨性能低，就无法对光进行精细分开，更无法实现光束的精细滤除。
61.s4.对分色处理后的平行单色光进行窄带滤波处理。
62.利用聚焦镜组将多束平行单色光进行成像处理，聚焦镜组将多束平行单色光聚焦于成像面，不同波长的光汇聚于成像面的不同位置；利用成像面处的掩膜板进行几何滤波，滤除某一设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息；聚焦镜组属于聚焦光学元件，聚焦镜组可以为商用镜头也可以是自行设计组装的光学镜片组；示例性地，当对656.1
±
0.1nm带宽内的光谱信息进行滤除时，聚焦镜组采用焦距为300mm、f/2.8系列镜头。
63.掩膜板由可透可见光的透明材质制成，掩膜板的表面部分区域镀膜，镀膜区域的高度可根据滤波实际需要进行调整，镀膜区域宽度为0.35
±
0.05mm，镀膜厚度为100－300nm，可通过镀铬、镀金或者镀碳等方式对掩膜板进行镀膜处理；本实施例中，镀膜区域宽度为0.35mm，镀膜厚度为200nm；镀膜可遮挡可见光；镀膜的区域能够对某一设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息进行滤波，掩膜板可以是一处镀膜也可以是多处镀膜。
64.s5.对窄带滤波处理后的光束进行二次成像处理。
65.利用成像准直镜组和成像聚焦镜组对窄带滤波处理后的光束进行二次成像处理；成像准直镜组对窄带滤波处理后的光束进行准直处理，成像聚焦镜组对经成像准直镜组准直处理后的光束聚焦于光谱探测面；示例性地，当对656.1
±
0.1nm带宽内的光谱信息进行滤除时，成像准直镜组和成像聚焦镜组采用焦距为35mm、f/2l系列镜头。
66.s6.对二次成像处理后的光束进行中心滤波测试。
67.利用探测器对聚焦在光谱探测面位置处的光束进行中心滤波测试，探测器能够探测出滤波光束不同波长光谱的信号强度，根据探测到的不同波长光谱的信号强度，得到被滤除光谱的波长(滤波中心位置)，实现检测滤波效果的目的，若滤波中心位置与设定滤除光波段相符，则滤波成功；否则滤波失败，此时可通过调整掩膜板到成像面处理论位置，通过掩膜板的几何滤波，滤除特定窄带宽的光谱；示例性地，探测器可以为光纤探测器、ccd探测器等，图3示出对656.1
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息进行滤除时的滤波效果图，图中横坐标为波长(nm)，纵坐标为光谱信号强度，滤波中心位置为656.1
±
0.1nm，与设定滤除光波段相符，信号本底强度为13815，滤除后的信号强度为408，滤除效率为99.9％，达到了很好的滤波效果，同时没有对非滤光波段的信号造成干扰。
68.本发明通过几何滤波的方式实现窄带光谱滤除(能够滤除极小波段范围的光谱(比如
±
0.1nm))，且不影响其他波长的光透过，滤除效率高，达到了很好的滤波效果。
69.本发明提出了一种基于成像技术的窄带滤波系统，窄带滤波系统利用光学元件的准直功能、衍射分光功能和几何滤波处理实现设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息的滤除，如图5所示，窄带滤波系统包括光源转换模块、准直处理模块、分色处理模块、窄带滤波处理模块、二次成像处理模块和中心滤波测试模块；图4示出了本发明窄带滤波系统的滤波光路图，光源转换模块用于将入射的待滤波光束转换为线光源；准直处理模块用于将入射的线光源转换为平行光束(复色光)；分色处理模块用于将准直处理模块出射的平行光束转换为多束平行单色光；窄带滤波处理模块用于将分色处理模块出射的多束平行单色光进行成像，并在成像面位置处进行几何滤波，滤除设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息；二次成像处理模块用于将窄带滤波处理模块输出的滤波光束进行二次成像处理，并将光束滤波光束聚焦于光谱探测面；中心滤波测试模块用于探测聚焦于光谱探测面的滤波中心位置。
70.光源转换模块包括入射狭缝，为实现可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息滤波；入射狭缝可设置为一个或多个，入射狭缝可以为直狭缝或弯曲狭缝；入射狭缝设置为直狭缝时，线光源由入射狭缝入射并经过整个系统过程中，光源在入射狭缝高度方向上发生弯曲，增加了滤波及光谱探测的难度；将入射狭缝设置为弯曲状，能够起到校正光谱弯曲的作用；本实施例中，入射狭缝高度设置为16.00mm，入射狭缝宽度设置为0.3mm。
71.准直处理模块包括准直镜组，示例性地，准直镜组可以为商用镜头也可以是自行设计组装的光学镜片组；本实施例中，准直镜组采用焦距为300mm、f/2.8系列镜头。
72.分色处理模块包括色散光学元件，色散光学元件包括但不限于光栅，本实施例中衍射光学元件采用vph光栅，vph光栅的线密度为2700l/mm。
73.窄带滤波处理模块包括聚焦镜组和掩膜板，掩膜板设置在聚焦镜组的成像面位置处，聚焦镜组包括聚焦光学元件，聚焦镜组可以为商用镜头也可以是自行设计组装的光学
镜片组，本实施例中聚焦镜组采用焦距为300mm、f/2.8系列镜头；掩膜板由可透可见光的透明材质制成，掩膜板的表面部分区域镀膜，镀膜区域的高度可根据滤波实际需要进行调整，镀膜区域宽度为0.35
±
0.05mm，镀膜厚度为100－300nm，可通过镀铬、镀金或者镀碳等方式对掩膜板进行镀膜处理；本实施例中，镀膜区域宽度为0.35mm，镀膜厚度为200nm；镀膜可遮挡可见光；镀膜的区域能够对某一设定可见光波段
±
0.1nm窄带宽内的光谱信息进行滤波，掩膜板可以多处镀膜实现对多个窄带宽内的光谱信息进行滤波，或者对多束光源同时滤除设定可见光波段
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0.1nm窄带宽内的光谱信息。
74.二次成像处理模块包括成像准直镜组和成像聚焦镜组，成像准直镜组和成像聚焦镜组相配合对滤波后的光束进行二次成像，并将光束聚焦于光谱探测面；本实施例中，成像准直镜组和成像聚焦镜组均采用焦距为35mm、f/2l系列镜头。
75.中心滤波测试模块包括探测器，本发明对探测器不做具体限定，能够探测出不同波长光谱的信号强度即可，比如光纤探测器、ccd探测器等；本实施例中探测器采用光纤探测器。
76.本发明提出了一种窄带滤波成像光谱仪，所述窄带滤波成像光谱仪利用二次成像直接对光谱信号进行滤除，实现极窄带波长的滤波，同时不影响谱仪的其它性能。如图11和图12所示，窄带滤波成像光谱仪包括装置底板7，装置底板7上设有用于防止外部干扰光进入光谱仪内的装置外罩13，避免外部光线影响仪器指定带宽范围内的滤波；装置外罩13的上端设有固定连接的把手14，把手14便于对装置外罩13进行装卸，本发明中对把手14的设置数量不作具体限定，便于装置外罩13的拆卸即可，装置外罩13通过螺钉或者螺丝安装在装置底板7上围成封闭的不透光的内部空间。
77.装置外罩13颜色为黑色哑光，内部贴有吸光纸，减少光束在谱仪内部的反射，降低杂散光的影响。装置外罩13上开有小窗，在更换滤波片时，打开小窗即可更换，不用将整个外罩取下。装置外罩13和装置底板7上均安装有把手，便于谱仪的搬运；装置外罩13上还设有盖板15，盖板15设置在小窗处，盖板15用于小窗的封盖，防止外部干扰光进入光谱仪内；打开盖板15即可进行滤波片的更换，不用将整个装置外罩13取下，盖板15通过螺钉或者螺丝安装在装置外罩13上，盖板15的上端也设有固定连接的把手。
78.装置外罩13一端端面一侧设有入射光纤组件2，入射光纤组件2位于装置外罩13一端端面的一侧，装置底板7上还设有探测组件12，探测组件12位于装置外罩13另一端面的一侧，本实施例中，入射光纤组件2和探测组件12设置在装置外罩13的相邻的端面上，探测组件12通过螺栓或者螺钉安装在装置底板7上。
79.装置底板7上还设有固定连接的位移台1，如图12所示，位移台1包括位移台座，位移台座上设有对称分布的滑轨，入射光纤组件2设置在滑轨上并与滑轨滑动配合，如图13所示，本发明对滑轨具体形状不做具体限定，能够实现入射光纤组件2在滑轨上水平滑动的同时限制入射光纤组件2在竖直方向上的位移，本实施例中，滑轨的截面呈“工”字型，示例性的，滑轨也可设置为l型或者t型。
80.位移台座上安装有光栅系统(读数头和光栅尺等)，可以保证很高的重复定位精度。
81.位移台座上还设有固定连接的电动伸缩杆，电动伸缩杆位于位移台座的一侧，电动伸缩杆的伸缩端与入射光纤组件2连接，电动伸缩杆的伸缩端位于滑轨之间，电动伸缩杆
伸缩带动入射光纤组件2在滑轨上滑动，入射光纤组件2包括光纤安装底座、光纤安装支架、入射光纤21和光纤调节机构22，光纤安装支架通过螺栓或者螺钉安装在光纤安装底座上，位移台座上的滑轨穿过光纤安装底座并与光纤安装底座滑动配合，光纤调节机构22设置在光纤安装支架的一侧端面上，入射光纤21安装在光纤调节机构22上，光纤调节机构22包括多个调节顶块23，调节顶块23上设有调节顶丝；本实施例中，调节顶块23的数量设置为四个，入射光纤21安装在调节顶块23之间，通过调节顶丝调整调节顶块23的位置进而实现调整入射光纤21位置与姿态的目的。
82.光纤安装底座上还设有狭缝支撑架和狭缝组件3，狭缝支撑架通过螺栓或者螺钉安装在光纤安装底座上，狭缝支撑架位于光纤安装支架的一侧，狭缝组件3安装在狭缝支撑架上，入射光纤21的一端穿过光纤安装支架并与狭缝组件3连接，狭缝组件3上设有狭缝调节机构32，如图15所示，狭缝调节机构32上设有狭缝31，狭缝调节机构32通过螺栓或者螺钉安装在狭缝组件3上，狭缝31可设置为一个或多个，狭缝组件3的一端穿过狭缝支撑架；并在使用滤波成像光谱仪时，狭缝组件3穿过狭缝支撑架的一端端部与装置外罩13紧密贴合，狭缝组件3与装置外罩13连接处采用遮光胶带或其它遮光器材包裹，防止外界光线照入，保证光束通过镜组时处于黑暗环境；入射光纤21发出的光束经过狭缝31变成线光源入射至滤波成像光谱仪内。
83.装置底板7上还设有第一镜组4、滤波片组件5、分光元件6、第二镜组8、掩膜板组件9、第三镜组10和第四镜组11，第一镜组4、滤波片组件5、分光元件6、第二镜组8、掩膜板组件9、第三镜组10和第四镜组11均位于装置外罩13内，且通过螺栓或者螺钉安装在装置底板7上，第一镜组4位于狭缝组件3的一侧，滤波片组件5位于第一镜组4的一侧，分光元件6位于滤波片组件5的一侧，分光元件6的端部端面与滤波片组件5的端部端面呈一定夹角，且夹角为锐角；本发明中对夹角不做具体限定，可根据分散光的实际需要进行调整。
84.狭缝组件3与第一镜组4的连接处采用遮光胶带或其它遮光器材包裹，防止外界光线照入，保证光束通过镜组时处于黑暗环境。
85.第二镜组8位于分光元件6的一侧，第二镜组8设置在经分光元件6分光后的光路上，也即线光源经第一镜组4准直处理后，经过滤波片组件5滤波入射至分光元件6进行分光，分光后的多色平行光束入射至第二镜组8，掩膜板组件9位于第二镜组8的一侧，第三镜组10位于掩膜板组件9的一侧，第四镜组11位于第三镜组10的一侧，探测组件12位于第四镜组11的一侧，也即入射至第二镜组8的光源经掩膜板组件9、第三镜组10和第四镜组11传输和处理后，光束被聚焦至探测组件12的探测面上。
86.第一镜组4包括镜组安装底板42，如图16所示，镜组安装底板42通过螺栓或者螺钉安装在装置底板7上，镜组安装底板42上安装有准直镜头组43和调节机构，调节机构包括调整螺栓41，本实施例中调整螺栓41设置为八个，通过8个调整螺栓41调整准直镜头组43在装置底板7上前后左右的位置，保证光束经过第一镜组4后处于准直状态，准直镜头组43可以是商用镜头也可以是自行设计组装的光学镜片组，线光源在第一镜组4的准直作用下变为平行光。
87.滤波片组件5包括滤波片，滤波片通过底座安装在装置底板7上，滤波片能够滤除光束中的杂散光，保证谱仪所需波段的光束通过，在本实施例中，分光元件6设置为vph光栅(体相全息光栅)，分光元件6也可采用其他分光光学元件，例如刻线光栅、凹面闪耀全息光
栅；所需波段的光束经过分光元件6后被分成多束平行单色光。
88.第二镜组8包括安装底座，安装底座通过螺栓或者螺钉安装在装置底板7上，安装底座上设有聚焦镜头组和调节机构，调节机构包括8个调整螺栓41，通过8个调整螺栓41调整聚焦镜头组在安装底座上前后左右的位置，聚焦镜头组可以是商用镜头也可以是自行设计组装的光学镜片组，多束平行单色光在聚焦镜头组的作用下汇聚于成像面处，掩膜板组件9设置在聚焦镜头组的成像面处。
89.掩膜板组件9通过安装底座和螺栓安装在装置底板7上，安装底座上设有调节组件，调节组件包括z轴调整顶丝92、x轴调整顶丝93、y轴调整顶丝94和y轴调整螺栓95，如图14所示，本实施例中，x轴调整顶丝93设置为两个，z轴调整顶丝92设置为三个，y轴调整螺栓95设置为三个，y轴调整顶丝94设置为两个。
90.掩膜板组件9还包括掩膜板91，掩膜板91安装在调节组件上，两个x轴调整顶丝93分别设置在调节组件的两侧侧端端部，共同调整掩膜板91在x轴方向上的位置，三个z轴调整顶丝92分别位于调节组件的上下两端端部，共同调整掩膜板91在z轴方向上的位置，三个y轴调整螺栓95和两个y轴调整顶丝94设置在调节组件的端面上，共同调整掩膜板91在y轴方向上的位置、沿y轴方向上的俯仰以及沿z轴方向上的偏摆实现掩膜板91空间位置的五维调节。
91.掩膜板91由能够透过可见光的透明材质制成，掩膜板91的表面部分区域镀膜，掩膜板91上的镀膜区域可以为一个或多个，镀膜区域的数量与狭缝31保持一致，该镀膜可遮挡可见光，镀膜的区域对某一超窄带宽的光谱进行滤除；镀膜区域的高度可根据滤波实际需要进行调整，镀膜区域宽度为0.35
±
0.05mm，镀膜厚度为100－300nm，可通过镀铬、镀金或者镀碳等方式对掩膜板进行镀膜处理；本实施例中，镀膜区域宽度为0.35mm，镀膜厚度为200nm。
92.第三镜组10包括二次准直镜头组，二次准直镜头组通过安装底座安装在装置底板7上，第四镜组11包括二次聚焦镜头组，二次聚焦镜头组通过安装底座安装在装置底板7上，二次准直镜头组和二次聚焦镜头组可以采用商用镜头也可以采用自行设计组装的光学镜片组，能够实现光束的准直聚焦功能即可。
93.第四镜组11的一端与探测组件12连接，且第四镜组11与探测组件12的连接处采用遮光胶带或其它遮光器材包裹，防止外界光线照入，保证光束通过镜组时处于黑暗环境，探测组件12包括安装壳体和探测器，探测器安装在安装壳体内，安装壳体安装在装置底板7上，探测组件12还包括调节组件，调节组件能够通过调节螺钉、顶丝调节探测器的前后、左右以及偏摆，将探测器调节到理论位置，本发明中对探测器不做具体限定，能够探测出不同波长光谱的信号强度即可，示例性的，探测器可以为光纤探测器、ccd探测器或者其它成像探测装置；光束经过第三镜组10准直，第四镜组11聚焦进行二次成像后，光束被聚焦到探测器的探测面上。
94.在本发明的一些实施例中，狭缝31设置为直线狭缝，对应的掩膜板91上的镀膜区域设置为弯曲型，探测器的探测面上探测到的光谱形状也为弯曲型。
95.在本发明的一些实施例中，狭缝31设置为弯曲狭缝，对应的掩膜板91上的镀膜区域设置为直线型，探测器的探测面上探测到的光谱形状也为直线型。
96.本发明的工作原理如下：入射光纤21发出的光束经过狭缝31变成线光源，通过位
移台座调整狭缝31的前后距离使狭缝31处于理论光源点位置，狭缝组件3上的狭缝调节机构32能够对狭缝31的姿态和位置进行调节，线光源进入滤波成像光谱仪内后，入射至第一镜组4，线光源在第一镜组4的准直作用下变为平行光束，准直后的平行光束入射至滤波片组件5，滤波片组件5上的滤波片能够滤除杂散光，保证光谱仪所需要的特定波段的光通过，滤除杂散光后的特定波段的平行光束入射至分光元件6，特定波段的平行光束经分光元件6分光后变为多束平行单色光，不同色光位置有所差异，多束平行单色光接着入射至第二镜组8，第二镜组8将多束平行单色光汇聚至成像面上，通过掩膜板组件9上的调节组件将掩膜板91调节至成像面位置。
97.掩膜板91通过调节组件实现掩膜板91的前后、左右、上下、偏摆和俯仰的姿态调节。光束经过掩膜板91的几何滤波可以滤除特定波段窄带宽的光谱；经几何滤波后的光束经过第三镜组10和第四镜组11的准直和聚焦处理后汇聚于探测器的探测面上，探测组件12上的调节组件能够将探测器调整至理论位置；整个光学系统安装调试完成后，狭缝组件3和第一镜组4之间以及第四镜组11和探测器连接处均采用遮光胶带或其它遮光器材包裹，防止外界光线照入，盖上装置外罩13，保证光束通过镜组时处于黑暗环境，外罩顶端留有小窗，打开盖板15即可更换滤波片。
98.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
99.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。