CH722459A2 - Hyperspektralkamera mit einem optischen System zur Bereitstellung eines verschiebbaren Bildes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (28) zur Bereitstellung eines Bildes (12) eines interessierenden Objekts (6), wobei das Bild (12) in einer Bildebene des optischen Systems (28) verschiebbar (13) ist und wobei sich das interessierende Objekt (6) in einer Objektebene des optischen Systems (28) befindet und wobei die Bildebene in Bezug auf die Objektebene konjugiert ist. Das optische System (28) umfasst 1) ein erstes Linsenmodul (7, 9), das der Objektebene zugewandt ist, wobei das erste Linsenmodul (7, 9) eine erste optische Achse und eine erste Eintrittspupille aufweist, wobei sich die erste Eintrittspupille ausserhalb des ersten Linsenmoduls (7, 9,) befindet und, bezogen auf die erste optische Achse, der dem ersten Linsenmodul (7, 30) gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des ersten Linsenmoduls (7, 9), die der Objektebene zugewandt ist, zugewandt ist, 2) eine zweite optische Achse und eine zweite Eintrittspupille, wobei sich die zweite Eintrittspupille ausserhalb des zweiten Scan-Linsenmoduls (11) befindet und, bezogen auf die zweite optische Achse, der dem zweiten Scan-Linsenmodul (11) gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des zweiten Scan-Linsenmoduls, die der Bildebene zugewandt ist, zugewandt ist, wobei das zweite Scan-Linsenmodul (11) so angeordnet ist, dass die erste optische Achse und die zweite optische Achse koplanar und orthogonal zueinander sind, und 3) einen Spiegel (10), wobei der Spiegel (10) um eine Rotationsachse drehbar ist und wobei der Spiegel (10) an der ersten Eintrittspupille und an der zweiten Eintrittspupille angeordnet ist, und wobei die Rotationsachse orthogonal zur ersten optischen Achse und zur zweiten optischen Achse ist und die erste optische Achse und die zweite optische Achse schneidet. Die Erfindung betrifft auch eine Hyperspektralkamera die das optische System (28) und ein abbildendes Spektrometer (29) umfasst, und ein Verfahren zur Erfassung spektral aufgelöster Daten unter Verwendung der Hyperspektralkamera.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Bereitstellung eines verschiebbaren, insbesondere lateral verschiebbaren, Bildes eines interessierenden Objekts, eine Hyperspektralkamera, die das optische System umfasst, und ein Verfahren zur Erfassung von Spektraldaten und räumlich aufgelösten Daten unter Verwendung der Hyperspektralkamera.

Stand der Technik

[0002] Eine Hyperspektralkamera ist ein bildgebendes Spektrometer, das sowohl die lateral aufgelöste Intensitätsverteilung einer Objektszene als auch die spektral aufgelöste Intensitätsverteilung in einem gewünschten Spektralbereich misst. In Abwesenheit eines externen Abtastmechanismus messen die meisten im Stand der Technik bekannten Funktionsprinzipien das Spektrum entlang eines schmalen Streifens des Objektfeldes. Die Breite dieses schmalen Bereichs wird im Allgemeinen durch die Breite des Eingangsspalts des abbildenden Spektrometers und seiner Optik bestimmt. Um das Spektrum des gesamten Objektfelds zu messen, muss die Kamera über das gesamte Objektfeld verschoben werden oder umgekehrt. Dies beinhaltet typischerweise entweder die Verwendung von Verschiebetischen für die Objektbewegung oder die Anbringung der Hyperspektralkamera an einer beweglichen Basis, z. B. Drohnen oder Flugzeugen, zur lateralen Abbildung des Objektfeldes. Die Verwendung externer Bewegungsmechanismen begrenzt die Grösse des Messobjekts, macht es weniger vielseitig und ist möglicherweise nicht immer realisierbar. Es besteht daher die Notwendigkeit, eine Hyperspektralkamera in die Lage zu versetzen, die spektrale Verteilung eines gesamten Objektfeldes zu messen, ohne dass externe Bewegungsmechanismen erforderlich sind. Obwohl einige Techniken im Stand der Technik bekannt sind, die eine solche spektrale Abtastung ohne externe Bewegungsmechanismen ermöglichen, sind diese bekannten Techniken im Allgemeinen nicht für Anwendungen wie High-End-Farbmessungen und chemische Komponentenanalyse aufgrund ihrer begrenzten spektralen Auflösung geeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

[0003] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein optisches System zur Bereitstellung eines verschiebbaren Bildes eines interessierenden Objekts bereitzustellen und eine Hyperspektralkamera zur spektralen Abtastung ohne externen Bewegungsmechanismus bereitzustellen, die zumindest einige der Nachteile von Lösungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, mindern.

[0004] Die Lösung der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 spezifiziert. Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Bereitstellung eines Bildes eines interessierenden Objekts, wobei das Bild in einer Bildebene des optischen Systems verschiebbar ist und wobei sich das interessierende Objekt in einer Objektebene des optischen Systems befindet und wobei die Bildebene in Bezug auf die Objektebene konjugiert ist. Das optische System umfasst 1) ein erstes Linsenmodul, das der Objektebene zugewandt ist, wobei das erste Linsenmodul eine erste optische Achse und eine erste Eintrittspupille aufweist, wobei sich die erste Eintrittspupille ausserhalb des ersten Linsenmoduls befindet und, bezogen auf die erste optische Achse, der dem ersten Linsenmodul gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des ersten Linsenmoduls, die der Objektebene zugewandt ist, zugewandt ist, 2) ein zweites Scan-Linsenmodul, das der Bildebene zugewandt ist, wobei das zweite Scan-Linsenmodul eine zweite optische Achse und eine zweite Eintrittspupille aufweist, wobei sich die zweite Eintrittspupille ausserhalb des zweiten Scan-Linsenmoduls befindet und, bezogen auf die zweite optische Achse, der dem zweiten Scan-Linsenmodul gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des zweiten Scan-Linsenmoduls, die der Bildebene zugewandt ist, zugewandt ist, wobei das zweite Scan-Linsenmodul so angeordnet ist, dass die erste optische Achse und die zweite optische Achse koplanar und orthogonal zueinander sind, und 3) einen Spiegel, wobei der Spiegel um eine Rotationsachse drehbar ist und wobei der Spiegel an der ersten Eintrittspupille und an der zweiten Eintrittspupille angeordnet ist, und wobei die Rotationsachse orthogonal zur ersten optischen Achse und zur zweiten optischen Achse ist und die erste optische Achse und die zweite optische Achse schneidet.

[0005] Das erste Linsenmodul kann Verbundlinsen umfassen und/oder das zweite Scan-Linsenmodul kann Verbundlinsen umfassen, d. h. sowohl das erste Linsenmodul als auch das zweite Scan-Linsenmodul können jeweils eine Vielzahl von Linsen umfassen. Das erste Linsenmodul und/oder das zweite Scan-Linsenmodul können so ausgelegt sein, dass monochromatische Aberrationen, insbesondere sphärische Aberration, Koma, Astigmatismus, Defokus, Bildfeldwölbung oder Bildverzeichnung, und/oder chromatische Aberrationen reduziert werden können. Das erste Linsenmodul und/oder das zweite Scan-Linsenmodul können beispielsweise achromatische Dubletts umfassen.

[0006] Die erste optische Achse ist die imaginäre Linie, die durch das geometrische Zentrum des ersten Linsenmoduls verläuft, und die zweite optische Achse ist die imaginäre Linie, die durch das geometrische Zentrum des zweiten Scan-Linsenmoduls verläuft. In dem erfindungsgemässen optischen System sind die erste optische Achse und die zweite optische Achse koplanar, d. h. liegen in einer gemeinsamen Ebene, und sind orthogonal zueinander: dementsprechend schneiden sich die erste optische Achse und die zweite optische Achse an einem Schnittpunkt.

[0007] Das optische System der Erfindung ist so beschaffen, dass ein in einer Objektebene des optischen Systems befindliches Objekt auf eine Bildebene des optischen Systems abgebildet wird, wobei die Bildebene in Bezug auf die Objektebene konjugiert ist, d. h. unter Ausserachtlassung optischer Aberrationen wird ein Objektpunkt in der Objektebene von dem optischen System scharf auf einen Bildpunkt in der Bildebene abgebildet. Das optische System kann so beschaffen sein, dass neben der besagten Bildebene weitere Zwischenbildebenen innerhalb des optischen Systems existieren können, auf welche Zwischenbildebenen der Objektpunkt ebenfalls scharf abgebildet werden kann.

[0008] Für sich allein betrachtet und nicht als Teil des gesamten optischen Systems, entsprechen die erste Eintrittspupille des ersten Linsenmoduls und die zweite Eintrittspupille des zweiten Scan-Linsenmoduls potenziell nicht der/den Eintrittspupille/Eintrittspupillen des gesamten optischen Systems. Die Eintrittspupille(n) eines Linsensystems im Allgemeinen, beispielsweise des erfindungsgemässen optischen Systems, kann (können) definiert werden als das optische Bild der Aperturblende(n) des Linsensystems, betrachtet von der Vorderseite des Linsensystems, d. h. von der Seite des Linsensystems, in der sich ein abzubildendes Objekt befindet, wobei das Objekt im Allgemeinen real oder virtuell sein kann. In ähnlicher Weise kann (können) die Austrittspupille(n) eines Linsensystems im Allgemeinen, beispielsweise des erfindungsgemässen optischen Systems, definiert werden als das optische Bild der Aperturblende(n) des Linsensystems, betrachtet von der Rückseite des Linsensystems. Abhängig von der Position derartiger Aperturblende(n) in Bezug auf die Linsen des Linsensystems können die Eintrittspupille(n) und/oder die Austrittspupille(n) entweder real, d. h. einer Aperturblende entsprechend, oder virtuell sein. Abhängig von der Definition von „Vorderseite“ und „Rückseite“ eines Linsensystems kann eine Eintrittspupille zu einer Austrittspupille werden und umgekehrt. Andere Konzepte wie objektseitige Telezentrizität und bildseitige Telezentrizität von Linsensystemen, wie unten diskutiert, können in ähnlicher Weise in Abhängigkeit von der Definition von „Vorderseite“ und „Rückseite“ eines Linsensystems ausgetauscht werden: ein objektseitiges telezentrisches Linsensystem kann durch Umkehren seiner Richtung in ein bildseitiges telezentrisches Linsensystem umgewandelt werden und umgekehrt.

[0009] Da das erste Linsenmodul und das zweite Scan-Linsenmodul nur einzelne Teile des erfindungsgemässen optischen Systems sind, können Vorder- und Rückseite des ersten Linsenmoduls bzw. des zweiten Scan-Linsenmoduls daher anders definiert werden als Vorder- und Rückseite des gesamten optischen Systems. Bei dem erfindungsgemässen optischen System befindet sich die erste Eintrittspupille des ersten Linsenmoduls ausserhalb des ersten Linsenmoduls, und die zweite Eintrittspupille des zweiten Scan-Linsenmoduls befindet sich ausserhalb des zweiten Scan-Linsenmoduls. Die erste Eintrittspupille kann orthogonal zur zweiten Eintrittspupille ausgerichtet sein. Durch einen Spiegel, der an der ersten Eintrittspupille und an der zweiten Eintrittspupille platziert ist, kann Licht zwischen dem ersten Linsenmodul und dem zweiten Scan-Linsenmodul geführt werden. Die erste Eintrittspupille und/oder die zweite Eintrittspupille können durch dedizierte Aperturblenden, beispielsweise als Blenden ausgeführt, gebildet werden, oder die erste Eintrittspupille und/oder die zweite Eintrittspupille können alternativ effektiv auf dem Spiegel basieren.

[0010] Die erste Eintrittspupille ist der dem ersten Linsenmodul gegenüberliegenden Seite zugewandt im Vergleich zu der Seite des ersten Linsenmoduls, die der Objektebene zugewandt ist. Das erste Linsenmodul kann so beschaffen sein, dass an seiner ersten Eintrittspupille kein scharfes Bild eines Objektpunkts in der Objektebene gebildet wird. Stattdessen werden durch den Spiegel des optischen Systems Lichtstrahlen, die durch die erste Eintrittspupille verlaufen, durch die zweite Eintrittspupille zu dem zweiten Scan-Linsenmodul geführt: das zweite Scan-Linsenmodul ist so konfiguriert, dass es ein scharfes Bild auf der Bildebene bildet. Durch das Distanzieren der ersten Eintrittspupille von dem ersten Linsenmodul und der zweiten Eintrittspupille von dem zweiten Scan-Linsenmodul können Winkel, unter denen Lichtstrahlen in das erste Linsenmodul bzw. das zweite Scan-Linsenmodul eintreten oder austreten können, vorteilhaft eingeschränkt werden. Die Bildebene des optischen Systems kann mit einer Fokusebene des zweiten Scan-Linsenmoduls zusammenfallen.

[0011] Der Spiegel ist um eine Rotationsachse drehbar, wobei die Rotationsachse sowohl orthogonal zur ersten optischen Achse als auch zur zweiten optischen Achse ist und durch den Schnittpunkt zwischen der ersten optischen Achse und der zweiten optischen Achse verläuft. Durch geeignetes Drehen des Spiegels um seine Rotationsachse kann die Richtung der Lichtstrahlen, die die erste Eintrittspupille unter einem ersten Winkel in Bezug auf die erste optische Achse verlassen, so geändert werden, dass die Lichtstrahlen unter einem gewünschten zweiten Winkel in Bezug auf die zweite optische Achse in die zweite Eintrittspupille eintreten. Eine Drehung des Spiegels um seine Rotationsachse kann dadurch eine Verschiebung des Bildes in der Bildebene bewirken, wobei diese Verschiebung vorteilhaft mit einer minimalen Abnahme der Bildqualität bereitgestellt wird.

[0012] In einer Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung umfasst das erste Linsenmodul ein vorderes Linsenmodul und ein erstes Scan-Linsenmodul, wobei das vordere Linsenmodul der Objektebene zugewandt ist und so konfiguriert ist, dass es ein Referenzbild des interessierenden Objekts in einer Referenzbildebene bereitstellt, wobei die Referenzbildebene in Bezug auf die Objektebene konjugiert ist und wobei sich die Referenzbildebene zwischen dem vorderen Linsenmodul und dem ersten Scan-Linsenmodul befindet, und wobei das erste Linsenmodul so ausgeführt ist, dass eine Fokusebene des ersten Scan-Linsenmoduls mit der Referenzbildebene zusammenfällt und so, dass die erste Eintrittspupille einer Eintrittspupille des ersten Scan-Linsenmoduls entspricht.

[0013] Die Referenzbildebene entspricht einer Zwischenbildebene. Sowohl das vordere Linsenmodul als auch das erste Scan-Linsenmodul können jeweils eine Vielzahl von Linsen umfassen. Das vordere Linsenmodul kann so konfiguriert sein, dass es Licht aus dem Objektraum, in dem die Objektebene liegt, sammelt und ein scharfes Bild von Objektpunkten auf der Objektebene in der Referenzbildebene bildet. Das Referenzbild, das von dem vorderen Linsenmodul in der Referenzbildebene bereitgestellt werden kann, kann als Referenz für die nachfolgenden optischen Komponenten des optischen Systems dienen. Falls das erste Scan-Linsenmodul in Bezug auf das vordere Linsenmodul so positioniert ist, dass eine Fokusebene des ersten Scan-Linsenmoduls mit der Referenzbildebene zusammenfällt, können die Lichtstrahlen, die das erste Scan-Linsenmodul in Richtung der ersten Eintrittspupille verlassen und die einem gemeinsamen Punkt in der Referenzbildebene entsprechen, parallel zueinander sein. Das erste Linsenmodul kann so dimensioniert sein, dass seine erste Eintrittspupille der Eintrittspupille des ersten Scan-Linsenmoduls entspricht, d. h. das erste Scan-Linsenmodul kann die Grösse des Kegels von Lichtstrahlen, die das erste Linsenmodul akzeptiert, einschränken. Das erste Scan-Linsenmodul und das zweite Scan-Linsenmodul sind nebeneinander angeordnet, d. h. gespiegelt. Die Skalierung des Bildes in der Bildebene kann von dem Verhältnis zwischen den Brennweiten des ersten Scan-Linsenmoduls und des zweiten Scan-Linsenmoduls abhängen.

[0014] Vorzugsweise sind sowohl das erste Scan-Linsenmodul als auch das zweite Scan-Linsenmodul Flat-Field-Scan-Linsenmodule. Fokuspositionen einer einfachen sphärischen Linse liegen beispielsweise nicht in einer Ebene, sondern auf einer annähernd sphärischen Oberfläche und verursachen dadurch Unschärfe beim Entfernen von der optischen Achse und beim Erfassen eines Bildes mit einem flachen Bildsensor; Flat-Field-Scan-Linsenmodule können so ausgelegt sein, dass die Fokuspositionen in einer Ebene liegen.

[0015] Sowohl für das erste Scan-Linsenmodul als auch für das zweite Scan-Linsenmodul kann die Bildhöhe, gemessen in Bezug auf eine optische Achse durch das jeweilige Modul, vom Einfallswinkel des Lichts in Bezug auf die optische Achse abhängen. Der maximale Betrag der lateralen Verschiebung in der Bildebene des optischen Systems kann von maximal möglichen Drehwinkeln des Spiegels und von der Brennweite des zweiten Scan-Linsenmoduls abhängen.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung ist der drehbare Spiegel als Planspiegel ausgeführt, und das optische System ist so beschaffen, dass für einen Drehwinkel des Planspiegels von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille das erste Scan-Linsenmodul, der Planspiegel und das zweite Scan-Linsenmodul so konfiguriert sind, dass sie das Referenzbild auf die Bildebene übertragen.

[0017] Bei einem solchen optischen System, bei dem der Planspiegel um 45 Grad in Bezug auf sowohl die erste Eintrittspupille als auch die zweite Eintrittspupille gedreht wird, kann das Bild in der Bildebene unter Ausserachtlassung optischer Aberrationen dasselbe sein wie das Referenzbild in der Referenzbildebene, d. h. das erste Scan-Linsenmodul, der um 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille gedrehte Spiegel und das zweite Scan-Linsenmodul können zusammen eine Relais-Einheit bilden.

[0018] In einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung sind das erste Scan-Linsenmodul und/oder das zweite Scan-Linsenmodul bildseitig telezentrisch.

[0019] Falls das erste Scan-Linsenmodul bildseitig telezentrisch ist, befindet sich die Austrittspupille des ersten Scan-Linsenmoduls im Unendlichen, und falls das zweite Scan-Linsenmodul bildseitig telezentrisch ist, befindet sich die Austrittspupille des zweiten Scan-Linsenmoduls im Unendlichen. Für das erste Scan-Linsenmodul kann „bildseitig“ der Seite des ersten Scan-Linsenmoduls entsprechen, die der Referenzbildebene zugewandt ist, und für das zweite Scan-Linsenmodul kann „bildseitig“ der Seite des zweiten Scan-Linsenmoduls entsprechen, die der Bildebene des optischen Systems zugewandt ist. Auf diese Weise können Hauptstrahlen des ersten Scan-Linsenmoduls und/oder Hauptstrahlen des zweiten Scan-Linsenmoduls auf den jeweiligen „Bildseiten“ parallel zur ersten optischen Achse bzw. zur zweiten optischen Achse sein. Das erste Scan-Linsenmodul und/oder das zweite Scan-Linsenmodul können bildseitig telezentrisch gemacht werden, indem die Aperturblende, die der ersten Eintrittspupille und/oder der zweiten Eintrittspupille entspricht, in einer jeweiligen Fokusebene des ersten Scan-Linsenmoduls und/oder des zweiten Scan-Linsenmoduls platziert wird.

[0020] Durch geeignete Auslegung des ersten Linsenmoduls und des zweiten Scan-Linsenmoduls kann das optische System als Ganzes bildseitig telezentrisch sein, wobei sich „bildseitig“ des optischen Systems auf die Seite des optischen Systems bezieht, in der die Bildebene liegt. Auf diese Weise treffen Hauptstrahlen, die jedem Bildpunkt entsprechen, vorteilhaft in einer meist orthogonalen Weise an allen Punkten der Bildebene auf die Bildebene auf.

[0021] In einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung sind die f-Zahlen des vorderen Linsenmoduls, des ersten Scan-Linsenmoduls und des zweiten Scan-Linsenmoduls aufeinander abgestimmt.

[0022] Der Begriff „f-Zahl“ kann sich auf das Verhältnis zwischen Brennweite und Durchmesser einer Eintrittspupille beziehen. Durch das Abstimmen der f-Zahlen des vorderen Linsenmoduls, des ersten Scan-Linsenmoduls und des zweiten Scan-Linsenmoduls, insbesondere indem die f-Zahlen gleich zueinander gesetzt werden, kann der optische Durchsatz des optischen Systems verbessert werden.

[0023] Durch das Abstimmen der f-Zahlen und das Sicherstellen der bildseitigen Telezentrizität des optischen Systems können vorteilhaft optimale optische Leistung, hohe Bildqualität und maximaler Lichtdurchsatz durch das optische System erreicht werden.

[0024] In einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung ist das erste Scan-Linsenmodul als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt und/oder das zweite Scan-Linsenmodul ist als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt.

[0025] Ein f-theta-Scan-Objektiv ist ein spezieller Typ eines Flat-Field-Scan-Objektivs. Falls Licht unter einem Strahlwinkel in Bezug auf die optische Achse des f-theta-Scan-Objektivs in dieses eintritt, hängt die Position des Flecks, auf den das f-theta-Scan-Objektiv das Licht fokussiert, linear von dem Produkt zwischen dem Strahlwinkel und der Brennweite des f-theta-Scan-Objektivs ab. Bei dem erfindungsgemässen optischen System kann die Verschiebung des Bildes in der Bildebene daher linear von der Winkelorientierung des Spiegels abhängen. Bei allgemeineren Flat-Field-Scan-Objektiven kann die Verschiebung des Bildes in der Bildebene in nicht-linearer Weise von der Winkelorientierung des Spiegels abhängen.

[0026] In einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung ist der drehbare Spiegel als Galvanometerspiegel ausgeführt.

[0027] Galvanometerspiegel ermöglichen vorteilhaft eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Spiegels um seine Rotationsachse und können daher eine genaue schnelle laterale Verschiebung des Bildes in der Bildebene des optischen Systems ermöglichen. Es können jedoch auch andere Arten von Schwenkspiegeln anstelle von Galvanometerspiegeln verwendet werden.

[0028] Nach einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Hyperspektralkamera, umfassend 1) ein optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche und 2) ein abbildendes Spektrometer, wobei das abbildende Spektrometer (29) (i) einen Eingangsspalt, (ii) einen Kollimator, (iii) ein Beugungsgitter, (iv) ein Fokussier-Linsenmodul und (v) einen Bildsensor umfasst, wobei das abbildende Spektrometer so ausgeführt ist, dass Licht durch den Eingangsspalt in das abbildende Spektrometer eintritt, als Nächstes durch den Kollimator zum Beugungsgitter und als Nächstes von dem Beugungsgitter durch das Fokussier-Linsenmodul zum Bildsensor verläuft, und wobei das abbildende Spektrometer und das optische System so zueinander positioniert sind, dass der Eingangsspalt in der Bildebene des optischen Systems liegt.

[0029] Der Teil des Bildes auf dem Eingangsspalt dient als Eingabe für das abbildende Spektrometer. Der Eingangsspalt kann so beschaffen sein, dass er nur Licht, das von einer Linie in der Bildebene des optischen Systems stammt, in Richtung des Kollimators weiterlaufen lässt, wobei der Kollimator dann ein paralleles Bündel von Lichtstrahlen bereitstellen kann. Der Eingangsspalt kann daher streifenförmig sein. Das Beugungsgitter ist so konfiguriert, dass es Licht in seine verschiedenen Frequenzen trennt, wobei diese verschiedenen Frequenzen durch das Beugungsgitter räumlich getrennt werden können. Durch Drehen des Spiegels des optischen Systems kann das Bild in der Bildebene des optischen Systems verschoben werden, insbesondere orthogonal zu einer Hauptausdehnungsrichtung des Eingangsspalts, und das Spektrum eines anderen Teils des abgebildeten Objekts kann erhalten werden.

[0030] Das abbildende Spektrometer ist so konfiguriert, dass es spektral aufgelöste Daten des Teils des Bildes erhält, das auf dem Eingangsspalt durch das optische System gebildet wird. Anders gesagt, das abbildende Spektrometer ist so konfiguriert, dass es das Spektrum des räumlichen Bereichs misst, der dem Öffnungsbereich des Eingangsspalts entspricht. Die spektral aufgelösten Daten können in einem definierten Spektralbereich bestimmt werden, wobei der definierte Spektralbereich von der Wahl der optischen Komponenten im abbildenden Spektrometer abhängen kann, insbesondere der Konfiguration des Beugungsgitters, dem Transmissionsbereich der optischen Komponenten des optischen Systems und den Eigenschaften des Bildsensors. Durch schrittweises Verschieben des Bildes auf dem Eingangsspalt kann das Spektrum jeder Region, insbesondere in Form von Pixeln aufgelöst, des von dem optischen System bereitgestellten Bildes bestimmt werden, was zu einem dreidimensionalen Datenwürfel führt, der räumliche Informationen und spektrale Intensitätsverteilungsdaten umfasst. Ein solcher dreidimensionaler Datenwürfel kann sukzessive von dem Bildsensor erfasst werden, wobei der Bildsensor von dem abbildenden Spektrometer umfasst wird.

[0031] Das optische System nach der Erfindung kann neben der Verwendung als Teil einer Hyperspektralkamera auch als Teil einer Vorrichtung zur multispektralen Bildgebung, oder als Teil einer Vorrichtung zur konfokalen Mikroskopie, oder als Teil einer Vorrichtung zum elektronischen Dokumentenscannen verwendet werden.

[0032] In einer Ausführungsform der Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt ist der drehbare Spiegel des optischen Systems als Planspiegel ausgeführt, und das optische System ist so beschaffen, dass für einen Drehwinkel des Planspiegels von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille das erste Scan-Linsenmodul, der Planspiegel und das zweite Scan-Linsenmodul so konfiguriert sind, dass sie das Referenzbild auf die Bildebene übertragen, und wobei der Eingangsspalt so in der Bildebene positioniert ist, dass für einen Drehwinkel des Planspiegels von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille ein Objektpunkt in der Objektebene, der auf der ersten optischen Achse liegt, von dem optischen System auf den Eingangsspalt abgebildet wird.

[0033] In einer weiteren Ausführungsform der Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt wird für einen Drehwinkel des Planspiegels, der von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille abweicht, ein ausserhalb der Achse liegender Objektpunkt in der Objektebene von dem optischen System auf den Eingangsspalt abgebildet.

[0034] In einer weiteren Ausführungsform der Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt ist der Kollimator als Kollimatorlinse ausgeführt, und der Eingangsspalt liegt in einer Fokusebene der Kollimatorlinse.

[0035] In einer weiteren Ausführungsform der Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt ist das Beugungsgitter als reflektierendes Gitter ausgeführt.

[0036] Anstelle eines reflektierenden Gitters kann auch ein transmissives Gitter verwendet werden.

[0037] In einer weiteren Ausführungsform der Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt ist das Fokussier-Linsenmodul so positioniert, dass durch das Beugungsgitter gebeugtes Licht erster Ordnung durch das Fokussier-Linsenmodul verläuft, und/oder wobei der Bildsensor in einer Spektrometer-Bildebene des Fokussier-Linsenmoduls positioniert ist.

[0038] Das Fokussier-Linsenmodul kann vorteilhaft ein scharfes Bild am Bildsensor bereitstellen.

[0039] Für eine gegebene Beugungsordnung verlassen unterschiedliche Lichtwellenlängen das Beugungsgitter typischerweise unter unterschiedlichen Winkeln. Die Positionierung des Fokussier-Linsenmoduls und des Bildsensors in Bezug auf das Beugungsgitter kann diese Winkelaufteilung berücksichtigen.

[0040] Nach einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung von Spektraldaten und räumlich aufgelösten Daten von mindestens zwei Linien entlang eines interessierenden Objekts unter Verwendung einer Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: 1) Für jede Linie der mindestens zwei Linien, Bestimmen eines entsprechenden Drehwinkels des Spiegels um seine Rotationsachse basierend auf einer Konfiguration des ersten Linsenmoduls und des zweiten Scan-Moduls und auf einer Position des Eingangsspalts in der Bildebene des optischen Systems, wobei der entsprechende Drehwinkel das Bild in der Bildebene optisch so verschiebt, dass die jeweilige Linie in der Objektebene auf den in der Bildebene des optischen Systems positionierten Eingangsspalt des abbildenden Spektrometers abgebildet wird, und 2) Aufeinanderfolgendes Positionieren des Spiegels an jedem bestimmten Drehwinkel der mindestens zwei Drehwinkel und Erfassen der Spektraldaten und der räumlich aufgelösten Daten unter Verwendung des abbildenden Spektrometers nach jeder Neupositionierung des Spiegels.

[0041] Der Drehwinkel des Spiegels um seine Rotationsachse wird so bestimmt, dass eine gewünschte Verschiebung des Bildes in der Bildebene erzeugt wird, was wiederum eine aufeinanderfolgende spektrale Abtastung verschiedener Linien des Objekts in der Objektebene ermöglicht. Bei Verwendung der Hyperspektralkamera nach dem zweiten Aspekt der Erfindung basiert die Abtastung auf der lateralen Verschiebung des Bildes in der Bildebene in einer Richtung senkrecht zur Hauptausdehnungsrichtung des Eingangsspalts. In einer neutralen Position des Spiegels kann das Bild symmetrisch um den Eingangsspalt erzeugt werden; durch Drehung des Spiegels im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn kann das Bild lateral nach links oder rechts verschoben werden. Das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann in Form eines Computerprogramms kodiert werden, beispielsweise auf einem Mikrocontroller der Hyperspektralkamera.

[0042] In einer Ausführungsform des Verfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung ist das erste Scan-Linsenmodul des optischen Systems der Hyperspektralkamera als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt und/oder das zweite Scan-Linsenmodul des optischen Systems der Hyperspektralkamera ist als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt, und die mindestens zwei Drehwinkel werden basierend auf einer linearen Beziehung zwischen der Verschiebung des Bildes in der Bildebene, dem Drehwinkel des Spiegels und einer Brennweite des zweiten Scan-Moduls bestimmt.

[0043] Die Verwendung von f-theta-Scan-Objektiven kann vorteilhaft die Steuerung des drehbaren Spiegels unter Verwendung des Verfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung vereinfachen.

[0044] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und dem gesamten Umfang der Ansprüche.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0045] Die Zeichnungen, die zur Erläuterung der Ausführungsformen verwendet werden, zeigen:

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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Hyperspektralkamera mit zwei unterschiedlichen Drehwinkeln des Spiegels um seine Rotationsachse;

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Fig. 2 zeigt die Abbildungsgeometrie einer Ausführungsform eines Scan-Linsenmoduls; und

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Fig. 3 zeigt Ausführungsformen der spektralen Abtastung. ; und

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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Hyperspektralkamera

[0046] In den Figuren sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

[0047] Fig.1zeigt eine Ausführungsform einer Hyperspektralkamera, wobei ein erster Drehwinkel des Spiegels 10 um seine Rotationsachse in Fig. 1a und ein zweiter Drehwinkel des Spiegels 10 um seine Rotationsachse in Fig. 1b dargestellt sind.

[0048] Die Hyperspektralkamera umfasst ein optisches System 28 und ein abbildendes Spektrometer 29. Das optische System 28 umfasst ein vorderes Linsenmodul 7, ein erstes Scan-Linsenmodul 9, den Spiegel 10 und ein zweites Scan-Linsenmodul 11. Das vordere Linsenmodul 7 bildet ein scharfes Referenzbild 8 in einer Referenzbildebene eines Objekts 6, das in einer Objektebene liegt. Das erste Scan-Linsenmodul 9 ist in Bezug auf die Referenzbildebene des vorderen Linsenmoduls 7 so platziert, dass eine Fokusebene des ersten Scan-Linsenmoduls 9 mit der Referenzbildebene zusammenfällt. Lichtstrahlen von einem Punkt in der Referenzbildebene sind dadurch parallel zueinander, nachdem sie das erste Scan-Linsenmodul 9 durchlaufen haben. Die Eintrittspupille des ersten Scan-Linsenmoduls 9 befindet sich nahe bei oder wird durch den Spiegel 10 gebildet, wobei der Spiegel um eine Rotationsachse drehbar ist und wobei diese Rotationsachse orthogonal in das Papier verläuft, auf dem Fig. 1 gedruckt ist.

[0049] In Fig. 1a ist der Spiegel 10 unter einem Drehwinkel ausgerichtet, der so beschaffen ist, dass das erste Scan-Linsenmodul 9, der Spiegel 10 und das zweite Scan-Linsenmodul 11 zusammen eine Relais-Funktionalität bereitstellen, d. h. das Bild 12 in der Bildebene des optischen Systems 28 entspricht im Wesentlichen dem Referenzbild 8 in der Referenzbildebene. In Fig. 1b ist der Spiegel 10 unter einem anderen Drehwinkel ausgerichtet im Vergleich zu dem Drehwinkel in Fig. 1a, wobei dieser unterschiedliche Drehwinkel das Bild 12 in der Bildebene des optischen Systems 28 verschiebt. Durch Drehung des Spiegels 10 um seine Rotationsachse kann das Bild lateral verschoben werden 13.

[0050] Das abbildende Spektrometer 29 von Fig. 1 umfasst einen Eingangsspalt 14, durch den Licht in das abbildende Spektrometer 29 eintreten kann, einen Kollimator 15, ein Beugungsgitter 16, ein Fokussier-Linsenmodul 17 und einen Bildsensor 18. Der Eingangsspalt 12 ist linienförmig, und der Kollimator 15 ist so platziert, dass eine Fokusebene des Kollimators 15 durch den Eingangsspalt 12 verläuft. Der Eingangsspalt 12 des abbildenden Spektrometers 29 ist nahe oder in der Bildebene des optischen Systems 28 positioniert.

[0051] Die parallelen Lichtstrahlen, die durch den Kollimator 15 bereitgestellt werden, treffen als Nächstes auf das Beugungsgitter 16 auf, das in Fig. 1 als reflektierendes Gitter ausgeführt ist. Das Fokussier-Linsenmodul 17 ist in Bezug auf das reflektierende Gitter 16 so positioniert, dass erstgeordnetes gebeugtes Licht, das durch das Beugungsgitter gebeugt wird, durch das Fokussier-Linsenmodul 17 verläuft. Das Fokussier-Linsenmodul 17 stellt ein scharfes Bild bereit, das von dem Bildsensor 18 erfasst wird.

[0052] Fig.2zeigt die Abbildungsgeometrie einer Ausführungsform eines Scan-Linsenmoduls 22. Das Scan-Linsenmodul 22 weist eine Fokusebene 19 auf, in welcher Fokusebene ein virtuelles oder reales Objekt platziert werden kann. Das Scan-Linsenmodul 22 ist in einem Arbeitsabstand 20 von der Fokusebene platziert, wobei sich der Arbeitsabstand 20 auf den Abstand zwischen der Fokusebene 19 und einer ersten Linse des Scan-Linsenmoduls 22 bezieht.

[0053] Die Eintrittspupille 24 des Scan-Linsenmoduls 22 befindet sich ausserhalb des Scan-Linsenmoduls 22. Das Scan-Linsenmodul 22 ist so beschaffen, dass unterschiedliche Höhen in der Fokusebene in Bezug auf die optische Achse in unterschiedliche Winkel 23 abgebildet werden. Die Hauptstrahlen 21 verlaufen durch das Zentrum der Eintrittspupille 24. Die Eintrittspupille 24 ist in einer zweiten Fokusebene des Scan-Linsenmoduls 22 positioniert. Falls die Eintrittspupille 24 von Fig. 2 einen ausreichend kleinen Durchmesser aufweist, ist das Scan-Linsenmodul 22 von Fig. 2 bildseitig telezentrisch. Das Scan-Linsenmodul 22 von Fig. 2 kann als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt sein, das eine lineare Beziehung zwischen dem Winkel 23 und der Höhe in der Fokusebene 19 in Bezug auf die optische Achse des f-theta-Scan-Objektivs bereitstellt.

[0054] Fig.3zeigt Ausführungsformen der spektralen Abtastung. In Fig. 3a ist ein interessierendes Objekt 1 dargestellt, das in einer Objektebene liegt. Eine Hyperspektralkamera 4 erfasst sowohl räumlich aufgelöste Liniendaten 2 als auch Spektraldaten 3 für jedes Pixel der Liniendaten 2 zu einem Zeitpunkt. In Fig. 3a sind die Spektraldaten 3 als spektrale Leistungsverteilung S(λ) über der Wellenlänge λ aufgetragen. Um das gesamte interessierende Objekt 1 abzutasten, muss die Linie, für die räumliche und spektrale Daten erfasst werden, 5 über die Objektebene bewegt werden, insbesondere entlang der x-Richtung des zweidimensionalen Koordinatensystems von Fig. 3a. Unter Verwendung eines erfindungsgemässen optischen Systems als Teil der Hyperspektralkamera 4 kann die erfasste Linie 5 durch Drehen des Spiegels des optischen Systems um seine Rotationsachse bewegt werden.

[0055] Die Auswahl der zu erfassenden Linie ist ferner in Fig. 3b dargestellt. In der Bildebene des erfindungsgemässen optischen Systems wird ein Bild 26 gebildet, wobei das Bild entlang der Richtung 25 verschoben werden kann. Durch geeignetes Verschieben des Bildes 26 kann ein anderes Segment des Bildes 26 mit dem Eingangsspalt 27 des abbildenden Spektrometers der Hyperspektralkamera zur Deckung gebracht werden.

[0056] Fig.4zeigt eine weitere Ausführungsform einer Hyperspektralkamera. Die Ausführungsform von Fig. 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform von Fig. 1. In Fig. 4 entspricht der Drehwinkel des Spiegels 10 um seine Rotationsachse dem Drehwinkel des Spiegels 10 um seine Rotationsachse von Fig. 1b.

[0057] Der einzige Unterschied zwischen der Ausführungsform von Fig. 4 und der Ausführungsform von Fig. 1 ist, dass in Fig. 4 das erste Linsenmodul als eine einzelne Einheit 30 ausgeführt ist und nicht in ein vorderes Linsenmodul 7 und ein erstes Scan-Linsenmodul 9 wie in der Ausführungsform von Fig. 1 aufgeteilt ist. Das erste Linsenmodul 30 von Fig. 4 ist der Objektebene zugewandt, in der das Objekt 6 liegt. Das erste Linsenmodul 30 weist eine erste optische Achse und eine erste Eintrittspupille auf, wobei sich die erste Eintrittspupille ausserhalb des ersten Linsenmoduls 30 befindet und, bezogen auf die erste optische Achse, der dem ersten Linsenmodul 30 gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des ersten Linsenmoduls 30, die der Objektebene zugewandt ist, zugewandt ist. Der Spiegel 10 ist an der ersten Eintrittspupille angeordnet. Optisch entspricht das erste Linsenmodul 30 von Fig. 4 daher dem vorderen Linsenmodul 7 und dem ersten Scan-Linsenmodul 9 von Fig. 1.

Claims (15)

1. Optisches System (28) zur Bereitstellung eines Bildes (12) eines interessierenden Objekts (1, 6), wobei das Bild (12) in einer Bildebene des optischen Systems (28) verschiebbar (5, 13) ist und wobei sich das interessierende Objekt (1, 6) in einer Objektebene des optischen Systems (28) befindet, wobei die Bildebene in Bezug auf die Objektebene konjugiert ist, wobei das optische System (28) umfasst • ein erstes Linsenmodul (7, 9, 30), das der Objektebene zugewandt ist, wobei das erste Linsenmodul (7, 9, 30) eine erste optische Achse und eine erste Eintrittspupille aufweist, wobei sich die erste Eintrittspupille ausserhalb des ersten Linsenmoduls (7, 9, 30) befindet und, bezogen auf die erste optische Achse, der dem ersten Linsenmodul (7, 9, 30) gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des ersten Linsenmoduls (7, 9, 30), die der Objektebene zugewandt ist, zugewandt ist, • ein zweites Scan-Linsenmodul (11), das der Bildebene zugewandt ist, wobei das zweite Scan-Linsenmodul (11) eine zweite optische Achse und eine zweite Eintrittspupille aufweist, wobei sich die zweite Eintrittspupille ausserhalb des zweiten Scan-Linsenmoduls (11) befindet und, bezogen auf die zweite optische Achse, der dem zweiten Scan-Linsenmodul (11) gegenüberliegenden Seite im Vergleich zu der Seite des zweiten Scan-Linsenmoduls, die der Bildebene zugewandt ist, zugewandt ist, wobei das zweite Scan-Linsenmodul (11) so angeordnet ist, dass die erste optische Achse und die zweite optische Achse koplanar und orthogonal zueinander sind, und • einen Spiegel (10), wobei der Spiegel (10) um eine Rotationsachse drehbar ist und wobei der Spiegel (10) an der ersten Eintrittspupille und an der zweiten Eintrittspupille angeordnet ist, und wobei die Rotationsachse orthogonal zur ersten optischen Achse und zur zweiten optischen Achse ist und die erste optische Achse und die zweite optische Achse schneidet.

2. Optisches System (28) nach Anspruch 1, wobei das erste Linsenmodul (7, 9) ein vorderes Linsenmodul (7) und ein erstes Scan-Linsenmodul (9) umfasst, wobei das vordere Linsenmodul (7) der Objektebene zugewandt ist und so konfiguriert ist, dass es ein Referenzbild (8) des interessierenden Objekts (1, 6) in einer Referenzbildebene bereitstellt, wobei die Referenzbildebene in Bezug auf die Objektebene konjugiert ist und wobei sich die Referenzbildebene zwischen dem vorderen Linsenmodul (7) und dem ersten Scan-Linsenmodul (9) befindet, und wobei das erste Linsenmodul (7, 9) so ausgeführt ist, dass eine Fokusebene des ersten Scan-Linsenmoduls (9) mit der Referenzbildebene zusammenfällt und so, dass die erste Eintrittspupille einer Eintrittspupille des ersten Scan-Linsenmoduls (9) entspricht.

3. Optisches System (28) nach Anspruch 2, wobei der drehbare Spiegel (10) als Planspiegel (10) ausgeführt ist, und wobei das optische System (28) so beschaffen ist, dass für einen Drehwinkel des Planspiegels (10) von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille das erste Scan-Linsenmodul (9), der Planspiegel (10) und das zweite Scan-Linsenmodul (11) so konfiguriert sind, dass sie das Referenzbild (8) auf die Bildebene übertragen.

4. Optisches System (28) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Scan-Linsenmodul (9) und/oder das zweite Scan-Linsenmodul (11) bildseitig telezentrisch sind.

5. Optisches System (28) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die f-Zahlen des vorderen Linsenmoduls (7), des ersten Scan-Linsenmoduls (9) und des zweiten Scan-Linsenmoduls (11) aufeinander abgestimmt sind.

6. Optisches System (28) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das erste Scan-Linsenmodul (9) als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt ist und/oder wobei das zweite Scan-Linsenmodul (11) als ein f-theta-Scan-Objektiv ausgeführt ist.

7. Optisches System (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der drehbare Spiegel (10) als Galvanometerspiegel ausgeführt ist.

8. Hyperspektralkamera (4), umfassend 1) ein optisches System (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und 2) ein abbildendes Spektrometer (29), wobei das abbildende Spektrometer (29) (i) einen Eingangsspalt (14, 27), (ii) einen Kollimator (15), (iii) ein Beugungsgitter (16), (iv) ein Fokussier-Linsenmodul (17) und (v) einen Bildsensor (18) umfasst, wobei das abbildende Spektrometer (29) so ausgeführt ist, dass Licht durch den Eingangsspalt (14, 27) in das abbildende Spektrometer (29) eintritt, als Nächstes durch den Kollimator (15) zum Beugungsgitter (16) und als Nächstes von dem Beugungsgitter (16) durch das Fokussier-Linsenmodul (17) zum Bildsensor (18) verläuft, und wobei das abbildende Spektrometer (29) und das optische System (28) so zueinander positioniert sind, dass der Eingangsspalt (14, 27) in der Bildebene des optischen Systems (28) liegt.

9. Hyperspektralkamera (4) nach Anspruch 8, wobei das optische System (28) nach Anspruch 3 ausgeführt ist, und wobei der Eingangsspalt (14, 27) so in der Bildebene positioniert ist, dass für einen Drehwinkel des Planspiegels (10) von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille ein Objektpunkt in der Objektebene, der auf der ersten optischen Achse liegt, von dem optischen System (28) auf den Eingangsspalt (14, 27) abgebildet wird.

10. Hyperspektralkamera (4) nach Anspruch 9, wobei für einen Drehwinkel des Planspiegels (10), der von 45 Grad in Bezug auf die erste Eintrittspupille und die zweite Eintrittspupille abweicht, ein ausserhalb der Achse liegender Objektpunkt in der Objektebene von dem optischen System (28) auf den Eingangsspalt (14, 27) abgebildet wird.

11. Hyperspektralkamera (4) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Kollimator (15) als Kollimatorlinse ausgeführt ist, und wobei der Eingangsspalt (14, 27) in einer Fokusebene der Kollimatorlinse liegt.

12. Hyperspektralkamera (4) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Beugungsgitter (16) als reflektierendes Gitter ausgeführt ist.

13. Hyperspektralkamera (4) nach Anspruch 12, wobei das Fokussier-Linsenmodul (17) so positioniert ist, dass durch das Beugungsgitter (16) gebeugtes Licht erster Ordnung durch das Fokussier-Linsenmodul (17) verläuft, und/oder wobei der Bildsensor (18) in einer Spektrometer-Bildebene des Fokussier-Linsenmoduls (17) positioniert ist.

14. Verfahren zur Erfassung von Spektraldaten und räumlich aufgelösten Daten von mindestens zwei Linien entlang eines interessierenden Objekts (1, 6) unter Verwendung einer Hyperspektralkamera (4) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • Für jede Linie der mindestens zwei Linien, Bestimmen eines entsprechenden Drehwinkels des Spiegels (10) um seine Rotationsachse basierend auf einer Konfiguration des ersten Linsenmoduls (7, 9, 30) und des zweiten Scan-Moduls (11) und auf einer Position des Eingangsspalts (14, 27) in der Bildebene des optischen Systems (28), wobei der entsprechende Drehwinkel das Bild (12) in der Bildebene optisch so verschiebt, dass die jeweilige Linie in der Objektebene auf den in der Bildebene des optischen Systems (28) positionierten Eingangsspalt (14, 27) des abbildenden Spektrometers (29) abgebildet wird, und • Aufeinanderfolgendes Positionieren des Spiegels (10) an jedem bestimmten Drehwinkel der mindestens zwei Drehwinkel und Erfassen der Spektraldaten und der räumlich aufgelösten Daten unter Verwendung des abbildenden Spektrometers (29) nach jeder Neupositionierung des Spiegels (10).

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das optische System (28) der Hyperspektralkamera (4) nach Anspruch 6 ausgeführt ist, wobei die mindestens zwei Drehwinkel basierend auf einer linearen Beziehung zwischen der Verschiebung des Bildes (12) in der Bildebene, dem Drehwinkel des Spiegels (10) und einer Brennweite des zweiten Scan-Moduls (11) bestimmt werden