[發(fā)明專利]一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410415614.6
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN104155000A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳青;方煜;張桂峰;李楊;周錦松;林心龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 北京凱特來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜成像儀技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀。

背景技術(shù)

光譜成像技術(shù)因能夠同時(shí)獲得目標(biāo)的空間圖像和光譜信息，被廣泛應(yīng)用于資源勘探、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測、刑事物證鑒定等各種領(lǐng)域。根據(jù)分光方式的不同，光譜成像技術(shù)可劃分為棱鏡分光型、濾光片分光型、光柵分光型和干涉型。棱鏡和光柵色散型光譜成像儀出現(xiàn)較早，技術(shù)也最為成熟，絕大多數(shù)的光譜成像儀均采用此類分光技術(shù)。干涉型光譜成像探測技術(shù)是在光路中加入了干涉儀，如邁克爾遜干涉儀或Sagnac(薩格納克)干涉儀，通過干涉采樣結(jié)果與光譜特性之間的傅立葉變換關(guān)系推算光譜信息。棱鏡、光柵色散型光譜成像探測和干涉型光譜成像探測系統(tǒng)的分光器件占用了系統(tǒng)很大一部分空間，無法做到輕量化和小型化，同時(shí)大體積色散元件的存在也降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而濾光片分光型的光譜探測系統(tǒng)則能夠很好地克服以上三種光譜成像探測系統(tǒng)的缺點(diǎn)。

以濾光片為基礎(chǔ)的光譜成像儀是使用光學(xué)帶通濾光片將來自場景光譜的一個(gè)窄波段透射到單個(gè)探測器或者整個(gè)焦平面探測器陣列上。這種光譜成像儀結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易。該類型的光譜成像儀中分光元件主要有旋轉(zhuǎn)濾光片輪、液晶可調(diào)諧濾光片和漸變?yōu)V光片等。1)旋轉(zhuǎn)濾光片輪工作時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)，對同一目標(biāo)需要拍照若干次才能獲得完整的數(shù)據(jù)立方體；2)液晶可調(diào)諧濾光片是利用液晶單元調(diào)諧通光主波長，再通過對同一目標(biāo)進(jìn)行若干次拍照實(shí)現(xiàn)完整數(shù)據(jù)立方體的獲得。但是，上述兩種光譜成像探測方案屬于時(shí)間調(diào)制型探測方案，通過對同一目標(biāo)的多次成像獲得完整的光譜信息，因此不適用于目標(biāo)信息變化較快的探測場合。

采用線性漸變?yōu)V光片作為分光器件的光譜成像探測技術(shù)屬于時(shí)空聯(lián)合調(diào)制型方案，這種光譜成像探測技術(shù)適用與機(jī)載推掃平臺(tái)、流水線產(chǎn)品質(zhì)量檢測等領(lǐng)域。

目前已有的線性漸變?yōu)V光片光譜成像儀均是采用將濾光片與探測器直接耦合的方式實(shí)現(xiàn)分光和探測的過程。但是，其不足之處在于，濾光片與探測器之間的距離對光譜分辨率有很大的影響，光譜混疊現(xiàn)象非常嚴(yán)重；此外，光線容易在濾光片和探測器之間產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)造成鬼像的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀，能夠完全消除光譜混疊對光譜分辨率的影響，同時(shí)避免鬼像的形成。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀，包括：

依次設(shè)置的前置成像系統(tǒng)、線性漸變?yōu)V光片、Offner中繼成像系統(tǒng)及探測器；

所述前置成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)成像的功能，所述線性漸變?yōu)V光片置于所述前置成像系統(tǒng)的一次像面上，實(shí)現(xiàn)對空間目標(biāo)的光譜分割，所述Offner中繼成像系統(tǒng)將光譜分割后的一次像面再次成像于探測器上，所述探測器通過光電效應(yīng)獲取和記錄數(shù)字信息；

其中，所述線性漸變?yōu)V光片與所述前置成像系統(tǒng)及Offner中繼成像系統(tǒng)之間的距離不小于預(yù)定數(shù)值。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過將線性漸變?yōu)V光片與前置成像系統(tǒng)的一次像面重合，再利用Offner中繼成像系統(tǒng)將一次像面成像到探測器的靶面位置，從而能夠完全消除光譜混疊對光譜分辨率的影響，同時(shí)避免鬼像的形成。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀的光線傳播示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的前置成像系統(tǒng)的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的前置成像系統(tǒng)的全色點(diǎn)列圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的前置成像系統(tǒng)全色MTF曲線圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的Offner中繼成像系統(tǒng)的原理示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的Offner中繼成像系統(tǒng)的全色點(diǎn)列圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的Offner中繼成像系統(tǒng)的全色MTF曲線圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀的各波長點(diǎn)列圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種基于二次成像的線性漸變?yōu)V光片型多光譜成像儀各波長MTF曲線圖。

具體實(shí)施方式