[發明專利]一種基于二次成像的線性漸變濾光片型多光譜成像儀

在審

• 申請號: 201410416097.4
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104296870A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 方煜;柳青;李楊;張桂峰;聶云峰;章文潔
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G06T5/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

技術領域

本發明涉及光譜成像儀技術領域，尤其涉及一種基于二次成像的線性漸變濾光片型多光譜成像儀。

背景技術

光譜成像技術因能夠同時獲得目標的空間圖像和光譜信息，被廣泛應用于資源勘探、環境和災害監測、刑事物證鑒定等各種領域。根據分光方式的不同，光譜成像技術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較早，技術也最為成熟，絕大多數的光譜成像儀均采用此類分光技術。干涉型光譜成像探測技術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，通過干涉采樣結果與光譜特性之間的傅立葉變換關系推算光譜信息。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的分光器件占用了系統很大一部分空間，無法做到輕量化和小型化，同時大體積色散元件的存在也降低了系統的穩定性。而濾光片分光型的光譜探測系統則能夠很好地克服以上三種光譜成像探測系統的缺點。

以濾光片為基礎的光譜成像儀是使用光學帶通濾光片將來自場景光譜的一個窄波段透射到單個探測器或者整個焦平面探測器陣列上。這種光譜成像儀結構簡單，實現容易。該類型的光譜成像儀中分光元件主要有旋轉濾光片輪、液晶可調諧濾光片和漸變濾光片等。1)旋轉濾光片輪工作時需要轉動，對同一目標需要拍照若干次才能獲得完整的數據立方體；2)液晶可調諧濾光片是利用液晶單元調諧通光主波長，再通過對同一目標進行若干次拍照實現完整數據立方體的獲得。但是，上述兩種光譜成像探測方案屬于時間調制型探測方案，通過對同一目標的多次成像獲得完整的光譜信息，因此不適用于目標信息變化較快的探測場合。

采用線性漸變濾光片作為分光器件的光譜成像探測技術屬于時空聯合調制型方案，這種光譜成像探測技術適用與機載推掃平臺、流水線產品質量檢測等領域。

目前已有的線性漸變濾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現分光和探測的過程。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，光譜混疊現象非常嚴重；此外，光線容易在濾光片和探測器之間產生干涉現象，同時也會造成鬼像的產生。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于二次成像的線性漸變濾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，同時避免鬼像的形成。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于二次成像的線性漸變濾光片型多光譜成像儀，包括：

依次設置的前置成像系統、線性漸變濾光片、透射式中繼成像物鏡及探測器；

所述前置成像系統實現對目標成像的功能，所述線性漸變濾光片置于所述前置成像系統的一次像面上，實現對空間目標的光譜分割，所述透射式中繼成像物鏡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獲取和記錄數字信息；

其中，所述線性漸變濾光片與所述前置成像系統及透射式中繼成像物鏡之間的距離不小于預定數值。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，通過將線性漸變濾光片與前置成像系統一次像面重合，再利用透射式中繼成像物鏡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，同時避免鬼像的形成。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實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明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種基于二次成像的線性漸變濾光片型多光譜成像儀的光線傳播示意圖；

圖2為本發明實施例提供的前置成像系統的原理示意圖；

圖3為本發明實施例提供的前置成像系統的全色點列圖；

圖4為本發明實施例提供的前置成像系統全色MTF曲線圖。

圖5為本發明實施例提供的透射式中繼成像鏡的原理示意圖；

圖6為本發明實施例提供的透射式中繼成像鏡的全色點列圖；

圖7為本發明實施例提供的透射式中繼成像鏡的全色MTF曲線圖；

圖8為本發明實施例所提供一種基于二次成像的線性漸變濾光片型多光譜成像儀的各波長點列圖；

圖9為本發明實施例所提供的一種基于二次成像的線性漸變濾光片型多光譜成像儀各波長MTF曲線圖。

具體實施方式