[實用新型]基于周期性干涉膜系FP腔掃描的高光譜成像裝置

有效

• 申請號: 201721786591.5
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN207717226U
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 唐文江
• 申請（專利權）人: 湖南宏動光電有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 魏國先

一種基于周期性干涉膜系FP腔掃描的高光譜成像裝置，包括帶通濾光片、襯底、上層周期性干涉膜系、FP腔、下層周期性干涉膜系、成像探測器、壓電陶瓷芯片和用于封裝的外殼；所述上層周期性干涉膜系制備在襯底上，所述下層周期性干涉膜系制備在成像探測器像元表面，襯底上有膜的一面和成像探測器上有膜的一面相對，與外殼相連構成一個封閉的空腔，即FP腔；成像探測器無膜的另一面與壓電陶瓷芯片連接，或者襯底無膜的另一面與壓電陶瓷芯片連接，或者襯底無膜的另一面與中間通孔的壓電陶瓷芯片連接。本實用新型通過壓電陶瓷芯片驅動，掃描FP腔腔長來實現高光譜成像，便于集成，制造成本較低，不會隨著空間及光譜分辨率提高而提高，實用價值高。

技術領域

本實用新型涉及光學薄膜制備、光學微器件制備及遙感探測領域，特別涉及一種掃描式FP腔窄帶濾光高光譜成像，具體是指一種通過壓電陶瓷掃描FP腔腔長，實現周期性多層介質膜窄帶濾光進行高光譜成像的裝置。

背景技術

70年代末80年代初，在研究歸納各種地物光譜特征的基礎上，大家逐漸認識到，如果能實現連續的窄波段成像，那么就有可能實現地面礦物的直接識別，由此產生了光譜和圖像結合為一體的成像光譜技術。1983年，美國噴氣推進實驗室研制出第一臺航空成像光譜儀(AIS-1)，隨后包括中國在內的許多國家都研制成功了一系列成像光譜儀，其中有以線陣探測器為基礎的光機掃描型，有以面陣探測器為基礎的固態推掃型，也有以面陣探測器加光機的并掃型。

光譜成像技術是一種將光譜分析技術與光學成像技術結合而成的探測技術，不同于傳統黑白或者RGB三色成像，光譜成像可以從光譜維度上獲得若干個任意通道。光譜成像技術不僅可以實現定性定量的光譜分析功能，還可以通過光學成像獲取準確直觀的目標物體分布圖，具有圖譜合一的優勢。例如，光譜成像濾光片和CCD探測器結合，不僅有圖像的信息，并且可以獲得圖像上每個像素點的光譜數據，為分析、檢測、監控、測量等應用提供更為豐富、精準的信息。

多光譜成像技術主要是以物體對不同波長光線的吸收存在差異為原理，通過測量目標物體在一定波長范圍內特定頻率的光強度變化來實現檢測、辨別。隨著多光譜成像技術的不斷提高，其應用范圍也在不斷擴大，尤其在醫學、農業、礦業、環境、軍事以及安檢等領域都有著重要的應用。在農業領域，多光譜成像技術可以通過從可見光到熱紅外不同的狹窄波段區感應能量，分別獲得地物在不同譜段上的影像，以此識別地物的具體情況，主要應用于作物病害診斷、農產品品質檢測、作物生長狀態監測等方面。另外，在重大自然災害面前，多光譜成像技術還可以在災害評估方面發揮重要的作用，提供準確的災情評估報告，為決策部門制定救災、減災方案提供了精準的信息資料。

目前，常見的光譜成像技術包括，光柵分光、聲光可調諧濾波分光、棱鏡分光和芯片鍍膜等。對于光柵分光的光譜成像技術，經過狹縫的光由于不同波長照射到不同的探測器像元上，光能量很低，因此需要選擇高靈敏相機，同時需要加光源。對于聲光可調諧濾波分光的光譜成像技術，系統一般由聲光介質、換能器和聲終端三部分組成。射頻驅動信號通過換能器激勵出超聲波，超聲波在光介質內傳播，使介質產生與聲波信號相應的、隨時間和空間周期變化的彈性形變，從而導致介質中的折射率發生周期變化，形成等效的位相光柵，光柵常數即聲波波長。若聲波頻率較高，且聲光作用長度足夠大，聲擾動介質形成體位相光柵。改變射頻驅動信號的頻率，可以實現電調諧波長的掃描。對于棱鏡分光的光譜成像技術，不同頻率入射光通過棱鏡后被分成不同的方向，然后照射到不同方向的探測器上進行成像。棱鏡分光后，在棱鏡的出射面鍍了不同波段的濾光膜，使得不同方向的探測器可以采集到不同光譜信息，實現同時采集空間及光譜信息。可見，光柵分光、聲光可調諧濾波分光和棱鏡分光的方案，制造相當復雜，并且結構尺寸較大，不便于光電子器件大規模集成。