[實用新型]多光譜光場相機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320169173.7
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN203163728U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建欣;徐婷婷;孟鑫;孫宇聲;張磊;沈燕;高金銘;周偉;馬駿;郭仁慧;沈華;朱日宏
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/36
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多光譜光場相機。

背景技術(shù)

多光譜成像技術(shù)從20世紀(jì)70年代初開始發(fā)展，并隨著對地觀測、空間探測、軍事、民事的需求而發(fā)展。自美國加州理工學(xué)院噴氣推進實驗室提出成像光譜儀的概念之后，當(dāng)代多光譜遙感技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。2000年，張淳民、相里斌和趙葆常等提出了時空混合調(diào)制偏振干涉成像光譜技術(shù)，提出了基于Savart偏光鏡的穩(wěn)態(tài)偏振干涉成像光譜儀和穩(wěn)態(tài)大視場偏振干涉成像光譜儀相關(guān)技術(shù)，并進行了理論研究，以及實驗裝置到樣機的研制工作，除了能獲知目標(biāo)的二維空間信息、一維光譜信息外，還能獲得目標(biāo)的偏振信息。

Gershun在1936年提出光場的概念，將其定義為光輻射在空間各個位置向各個方向的傳播；20世紀(jì)六七十年代，Okoshi、Dudnikov等學(xué)者對IP技術(shù)進行了不斷的改進，微透鏡陣列在成像方面的作用也得以凸顯；1995年，Berthon在光瞳面放置彩色濾光片，并在焦面上放置微透鏡陣列，成功獲得了彩色圖像；1996年，Marc?Levoy、Pat?Hanrahan等人引入了四維光場理論；2005年，Ng,Levoy等人提出了光場照相機的一個典型代表—plenoptic照相機；之后，Ren?Ng、Marc?Levoy等人提出了新的想法，在相機光瞳面直接放置各種光學(xué)濾光片，使得一次曝光后，可以同時實現(xiàn)光譜、偏振狀態(tài)和光強度的調(diào)制。

然而現(xiàn)有的多光譜相機多采用分時探測的方法，利用旋轉(zhuǎn)濾光片、調(diào)節(jié)液晶調(diào)制器或聲光調(diào)制器，在一段時間內(nèi)順次采集多個譜段的圖像信息，這種方法的缺點是儀器在工作過程中需要外界介入調(diào)節(jié)內(nèi)部的運動部件以改變其工作譜段，其延時性導(dǎo)致無法實時探測，也無法對運動目標(biāo)進行動態(tài)視頻探測，并且儀器的機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性和穩(wěn)定性較低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)μ綔y目標(biāo)進行實時多光譜探測以及多光譜視頻探測的多光譜光場相機。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種多光譜光場相機，包括沿光路方向順次設(shè)置的濾光片陣列、成像主透鏡、微透鏡陣列、組合副透鏡、探測器和信號處理系統(tǒng)，其中組合副透鏡包括沿光路方向順次設(shè)置的第一透鏡和第二透鏡，組合副透鏡將微透鏡陣列的后焦面二次轉(zhuǎn)移到探測器的靶面上；所述濾光片陣列位于成像主透鏡的孔徑光闌處，微透鏡陣列位于成像主透鏡的像面上，微透鏡陣列的后焦面與第一透鏡的前焦面重合，探測器位于第二透鏡的后焦面上，信號處理系統(tǒng)與探測器相連；所有光學(xué)元件相對于基底同軸等高，即相對于光學(xué)平臺或儀器底座同軸等高。所述濾光片陣列1由M×N片共平面的不同波段的濾光片構(gòu)成，所有濾光片的尺寸均相同，M、N均為正整數(shù)。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：

（1）可獲取全視野范圍內(nèi)每一像素的多光譜信息；

（2）可同時獲取多個波段的光譜圖像，實現(xiàn)動態(tài)多光譜成像；

（3）內(nèi)部無運動部件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1是本實用新型多光譜光場相機的光路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型多光譜光場相機的光譜提取示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步說明本實用新型。

結(jié)合圖1，本實用新型多光譜光場相機，包括沿光路方向順次設(shè)置的濾光片陣列1、成像主透鏡2、微透鏡陣列3、組合副透鏡4、探測器5和信號處理系統(tǒng)6，其中組合副透鏡4包括沿光路方向順次設(shè)置的第一透鏡41和第二透鏡42，組合副透鏡4將微透鏡陣列3的后焦面二次轉(zhuǎn)移到探測器5的靶面上；所述濾光片陣列1位于成像主透鏡2的孔徑光闌處，微透鏡陣列3位于成像主透鏡2的像面上，微透鏡陣列3的后焦面與第一透鏡41的前焦面重合，探測器5位于第二透鏡42的后焦面上，信號處理系統(tǒng)6與探測器5相連；所有光學(xué)元件相對于基底同軸等高，即相對于光學(xué)平臺或儀器底座同軸等高。

本實用新型多光譜光場相機，所述濾光片陣列1由M×N片共平面的不同波段的濾光片構(gòu)成，所有濾光片的尺寸均相同，M、N均為正整數(shù)。

本實用新型多光譜光場相機的成像方法，包括以下步驟：

步驟一：來自目標(biāo)各點的入射光經(jīng)濾光片陣列1，形成攜帶不同波段信息的光束并穿過成像主透鏡2，在成像主透鏡2像面處的微透鏡陣列3上成像，形成攜帶不同波段信息的像點，各個像點在微透鏡陣列3后焦面的空間上分開；