[發(fā)明專利]一種多光譜圖像捕捉系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210185849.1
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102749139A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邸思;杜如虛;金建;姚豫培;唐觀榮;陳賢帥
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州中國科學(xué)院先進技術(shù)研究所
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G02B5/28
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微型光機電系統(tǒng)，尤其是一種多光譜圖像捕捉系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在普通成像系統(tǒng)中，人們往往采用擴大圖像傳感器像素規(guī)格的方式來提高圖像分辨率，獲取更多信息。但這種方式在很多應(yīng)用場合已經(jīng)顯現(xiàn)出瓶頸，某些信息往往不能從簡單的灰度數(shù)據(jù)中提取出來。利用多譜成像技術(shù)可獲得不同波長下的圖像信息，這是普通成像方式無法實現(xiàn)的。因此多譜成像在遙感測量，生物醫(yī)學(xué)成像，目標探測與跟蹤等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。

目前的多譜成像系統(tǒng)，一種是采用普通單孔徑鏡頭與濾光片輪轉(zhuǎn)機構(gòu)相結(jié)合的方式。這種系統(tǒng)通過機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同顏色濾光片的轉(zhuǎn)換，并分別獲取相應(yīng)圖像。因此該系統(tǒng)無法實現(xiàn)多光譜圖像的同時獲取，工作效率較低。中國專利CN102053297A（專利公布號）公布了一種多譜段濾光機構(gòu)，該機構(gòu)用于空間光學(xué)遙感器，通過一個輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同波段濾光片的轉(zhuǎn)換，從而獲取不同波段的圖像。這種方式的缺點在于每次只能獲取某一波段的圖像，但無法同時獲取多波段的圖像信息，因此工作效率不高。

Shogenji等人(期刊論文，題目:Multispectral?imaging?using?compact?compound?optics，期刊:?Optics?Express,?卷vol.12,?no.8,?2004)提出了一種基于多通道彩色濾光片和微透鏡陣列的多譜成像系統(tǒng)。濾光片的每一個通道對應(yīng)某一種顏色，并與其后的一個微透鏡對準，構(gòu)成一個光通道。每個光通道的成像結(jié)果由同一塊圖像傳感芯片記錄，從而實現(xiàn)多光譜圖像信息的同時獲取。該系統(tǒng)通過機械裝置將濾光片，微透鏡陣列，圖像傳感芯片分別固定，并通過調(diào)節(jié)其相對位置實現(xiàn)校準。該系統(tǒng)的缺點在于濾光片的每個通道和陣列中各透鏡之間的校準精度要求較高，當(dāng)有外界擾動時，微小的位置失配會導(dǎo)致不同顏色的光線入射到同一透鏡中，導(dǎo)致針對某一波段圖像數(shù)據(jù)的不準確，影響系統(tǒng)的整體成像性能。此外，該系統(tǒng)僅針對可見光波段工作，無法實現(xiàn)近紅外波段圖像的獲取。同時，該系統(tǒng)還存在各組件分立，集成度不高的缺點，這些都不利于應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于多通道光譜成像的多光譜圖像捕捉系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種多光譜圖像捕捉系統(tǒng)，包括一多譜成像鏡頭，所述多譜成像鏡頭的后方設(shè)置有一用于感光成像的CMOS圖像傳感器，所述CMOS圖像傳感器固定在一光學(xué)平臺上，所述多譜成像鏡頭包括多通道濾波片及陣列式微透鏡，所述陣列式微透鏡的每個透鏡單元與多通道濾波片的一個濾波單元對應(yīng)構(gòu)成一個光通道。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述多通道濾波片為干涉型濾波片，采用高低折射率材料相間的多膜系結(jié)構(gòu)。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述多通道濾波片與陣列式微透鏡鍵合連接。

優(yōu)選地，所述光學(xué)平臺通過傳動機構(gòu)連接有微型直線電機。

優(yōu)選地，所述CMOS圖像傳感器通過USB數(shù)據(jù)線連接有電腦。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用集成了多通道濾波片及陣列式微透鏡的多譜成像鏡頭，從而解決了當(dāng)外界擾動時，因濾波片與透鏡相對位置失配引起的成像質(zhì)量降低的問題；另本發(fā)明濾波片采用干涉濾波片的多膜系結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)可見光與近紅外波段的多通道集成；進一步，本發(fā)明系統(tǒng)引入了微型直線電機，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動對焦功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明多光譜圖像捕捉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明陣列式透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明多通道濾波片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中多譜成像鏡頭截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明，但本發(fā)明的實施和保護范圍并不限于此。

參照圖1,一種多光譜圖像捕捉系統(tǒng)，包括一多譜成像鏡頭10，所述多譜成像鏡頭10的后方設(shè)置有一用于感光成像的CMOS圖像傳感器20，所述CMOS圖像傳感器20固定在一光學(xué)平臺30上，所述多譜成像鏡頭10包括多通道濾波片12及陣列式微透鏡14，所述陣列式微透鏡14的每個透鏡單元與多通道濾波片12的一個濾波單元對應(yīng)構(gòu)成一個光通道，該系統(tǒng)還包括外殼70，CMOS圖像傳感器20經(jīng)USB數(shù)據(jù)線連接有電腦60。