[發明專利]像元級多通道濾光片和像元級可調諧視頻高光譜成像儀

在審

• 申請號: 201910455111.4
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110132415A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 胡長虹;薛旭成;韓誠山;趙宇宸
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

像元級多通道濾光片和像元級可調諧視頻高光譜成像儀涉及光譜成像技術領域，解決了成像幾何分辨率會有嚴重的下降的問題，多通道濾光片的陣列層由單元陣列按照陣列組成，單元陣列由子陣列按照陣列組成，子陣列由單元通道按照陣列組成，子陣列的任意兩個單元通道對應的波帶均不相同，單位陣列的任意一行中任意兩個單元通道對應的波帶均不相同，單位陣列的任意一列中任意兩個單元通道對應的波帶均不相同。像元級可調諧視頻高光譜成像儀包括多通道濾光片、鏡組、快反鏡、擺動器、探測器和控制器，快反鏡通過擺動器能擺動。本發明的成像儀可調諧成像模式、可調諧光譜分辨率、可調諧空間分辨率，有極高的空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率和信噪比。

技術領域

本發明涉及光譜成像技術領域，具體涉及像元級多通道濾光片和像元級可調諧視頻高光譜成像儀。

背景技術

經典光譜儀是建立在空間色散(分光)原理上的儀器，典型分光手段如光柵、棱鏡等。像元級多通道濾光片因其單元通道對應像元的大小而以席卷之勢被廣泛的用于視頻高光譜成像儀中，以像元級分光技術為基礎的視頻高光譜成像技術的成像效果明顯優于其他光譜儀。高光譜像元級多通道濾光片是視頻高光譜成像儀的核心元件，它在工作波段內具有數十個光譜通道，且每個光譜通道的尺寸與CMOS成像芯片的像元尺寸完全相同。成像時入射光將分成不同譜段的單色光，并投射到CMOS像元上完成光譜采樣。

但像元級多通道濾光片都是固定的陣列模式，基于固定陣列式的高光譜像元級濾光片，幾何分辨率會有嚴重的下降。像元級多通道濾光片的這一缺點影響了視頻高光譜成像儀的成像模式，視頻高光譜成像儀只能在面陣視頻成像和掃描模式下具有其他成像儀難以企及的效果。由于現今社會下社會需求和研究需求，視頻高光譜成像儀的功能仍需繼續突破，例如凝視成像分辨率的提高、嘗試實現高幀頻成像等等。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種像元級多通道濾光片和像元級可調諧視頻高光譜成像儀。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種像元級多通道濾光片，包括基板和設置在基板上的陣列層，陣列層由多個單元陣列按照矩陣排列組成，單元陣列由多個子陣列按照矩陣排列組成，子陣列由多個單元通道按照矩陣排列組成，子陣列的任意兩個單元通道對應的波帶均不相同，單位陣列的任意一行中任意兩個單元通道對應的波帶均不相同，單位陣列的任意一列中任意兩個單元通道對應的波帶均不相同。

包括一種像元級多通道濾光片的像元級可調諧視頻高光譜成像儀，還包括鏡組、快反鏡、擺動器、探測器和控制器；擺動器連接快反鏡，控制器連接擺動器和探測器，控制器通過控制擺動器來控制快反鏡擺動，控制器用于控制探測器的成像時間，多通道濾光片位于鏡組的N次像面上，探測器位于鏡組的 (N+M)次像面上，N為大于等于1的整數，M為大于等于0的整數；

光束經鏡組傳輸和快反鏡反射后入射到多通道濾光片上，多通道濾光片將入射到其上的光束分成不同波帶的單色光，所有單色光投射到探測器上，探測器獲取高光譜圖像。

像元級可調諧視頻高光譜成像儀的成像方法，具體為：控制器通過控制擺動器來控制快反鏡擺動，每當快反鏡完成一次擺動時，控制器控制探測器成像，直至控制器通過控制擺動器來控制快反鏡停止擺動。

像元級可調諧視頻高光譜成像儀在凝視成像上的應用或在數字TDI推掃成像的應用。

本發明的有益效果是：

1、本發明的像元級多通道濾光片通過多個波段的像元級的單元通道能將經過其的光線分成多種譜段，通過每個單元陣列中內部單元通道排列各不相同的子陣列、每個單元陣列的單元通道排序相同，使得應用該像元級多通道濾光片的成像裝置的分辨率能達到最高，也為成像裝置實現高幀頻拍攝提供了新的方式方法。