[實用新型]一種帶寬可編程光譜成像裝置

有效

• 申請號: 201420381715.1
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN204064457U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 王新全
• 申請（專利權）人: 青島市光電工程技術研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01N21/25
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本實用新型涉及一種帶寬可編程光譜成像裝置，屬于光譜學技術領域。

背景技術

人類利用光作為媒介獲取周圍環境的信息是即本能的而又自然的，然而人類在生理上能直接感知的僅為可見光，它只是光信息中的很小的一部分。隨著光學理論發展，人們發現在光中還包含著大量的信息，這些信息可以用光譜來描述，而且對于不同的景物或目標，其光譜的分布形式具有較大的差別。隨著測譜學理論的發展和成像光譜學的建立以及成像光譜技術的應用，使得人們有能力獲得這些信息，并利用這些信息，使得人們對景物或目標的分析和識別變得更加精準。

光譜成像技術是一種新型的信息獲取技術，建立在光學、機械結構、電子學、計算機等技術上，涉及電磁波理論、光譜學與色度學、物理/幾何光學、電子工程、信息學等多門學科；其中電磁波理論是遙感最重要的物理基礎。光譜成像技術能夠得到被探測目標的兩維空間信息和一維光譜信息，形成數據立方體。與幾何成像相比，光譜成像在獲得目標形影圖像的同時，還可以同時獲得目標空間幾何信息和光譜信息，利用地物的光譜特性對其進行分類或識別，信息量非常大，在許多領域具有十分廣闊的應用前景。

目前，現有的比較成熟的分光方法有：色散型、傅里葉變換型、濾光片型等。色散型主要包括光柵和棱鏡分光，其主要缺點是系統信噪比受狹縫的限制，狹縫越窄，光譜分辨率越高，但系統接收到的能量也隨之降低；傅里葉變換型主要應用于紅外方面，其缺點是結構較復雜，不適合快速變化的光譜測量，有移動部件，系統對振動等反應敏感；濾光片型主要包括聲光可調諧濾波器(AOTF)和液晶可調諧濾波器(LCTF)，AOTF的光譜分辨率在某些范圍很高，但是AOTF濾光有一定的色散，會造成成像質量模糊，而LCTF在濾波范圍的兩端，光譜響應比較差，光利用率非常低，而且設備的成本投入比較大，系統后期升級不靈活。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題針對現有技術存在的缺陷，提供一種帶寬可編程光譜成像裝置，本實用新型中的帶寬可編程分光裝置，結構簡單、系統靈活、成本低、光譜響應性好、光能量利用率高、光譜范圍和光譜分辨率可根據實際需要自由調控、可靈活調節譜段和帶寬、系統后期升級方便；可以在任意帶寬范圍內獲取待測目標的高分辨率光譜圖像，包括二維空間信息和一維光譜信息，從而實現對目標的光譜識別。

本實用新型是通過下述技術方案實現的：

一種帶寬可編程光譜成像裝置，其特征在于，包括設置在同一光路上、依次放置的前置鏡頭、中繼鏡組和CCD探測器，中繼鏡組包括位于光路前方的前中繼鏡和位于光路后方的后中繼鏡；該裝置還包括一個帶寬可編程分光器件，位于前中繼鏡和后中繼鏡的中間，帶寬可編程分光器件由前后垂直放置的轉輪I和轉輪II組成。

待測目標的反射光通過前置鏡頭進入到系統光路中，經過前中繼鏡后進入到帶寬可編程分光器件中；所述的帶寬可編程分光器件對光進行光譜范圍和帶寬調控后將光透射到后中繼鏡，后中繼鏡將目標成像的一次像面延伸到CCD探測器中，利用CCD探測器可以到采集光譜圖像。

上述的轉輪I和轉輪II上安放濾光片，濾光片放在轉輪I和轉輪II上，兩個輪上的濾光片平行放置，系統光路垂直通過轉輪I和轉輪II上的一對濾光片。

上述的轉輪I上放置的濾光片鍍有高通濾光膜，轉輪II上放置的濾光片上鍍有低通濾光膜，兩個轉輪上各有一個空位置，當兩轉輪以不同的組合位置出現時，透過轉輪組的光線譜段范圍、帶寬均不同。

本實用新型帶寬可編程成像裝置，光在中繼鏡組的中間形成平行光路，此平行光路在帶寬可編程分光器件可視為平行玻璃板，不會影響系統最終的成像質量；而轉輪安放上不同濾光范圍的濾光片，當改變兩個轉輪濾光片的濾光范圍、截止波長間隔時，通過精確控制兩個轉輪的位置組合，可以實現透過轉輪組的光線譜段范圍可控、帶寬可控、分辨率可控的目的。本實用新型裝置，具有譜段范圍可調、帶寬可調、調節靈活、系統適應性強等優點，可以在遙感科學、生物醫療、食品檢測、礦產勘查、刑偵文檢、農業普查、地理信息獲取等領域獲得廣泛的應用。

附圖說明

圖1：寬帶可編程光譜成像裝置整體結構示意圖；

其中：1、前置鏡頭，2、中繼鏡組，3、帶寬可編程分光器件，4、CCD探測器，5、前中繼鏡，6、后中繼鏡，7、轉輪I，8、轉輪II，箭頭表示光路。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的帶寬可編程光譜成像裝置進行詳細的描述。