專(zhuān)利名稱(chēng):一種光譜成像裝置及光譜相機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種光譜成像裝置，由成像物鏡、條帶濾光膜以及面陣光電探測(cè)器組成，所述成像物鏡置于前端，所述條帶濾光膜位于所述成像物鏡的出射光方向，并且所述成像物鏡的出射光直接投射在所述條帶濾光膜上，其中所述條帶濾光膜連接在面陣光電探測(cè)器上，并且覆蓋所述面陣光電探測(cè)器的感光面。本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種光譜相機(jī)。本實(shí)用新型，取消了復(fù)雜的分光機(jī)構(gòu)，制造工藝簡(jiǎn)單，解決了探測(cè)器前端加條帶式濾光片的光譜相機(jī)帶來(lái)的原理缺陷，具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)濾光膜，適合于大范圍推廣。本實(shí)用新型同時(shí)公開(kāi)一種光譜相機(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種光譜成像裝置及光譜相機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型是一種光譜成像裝置及光譜相機(jī)，屬于光學(xué)相機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜相機(jī)能夠同時(shí)獲取目標(biāo)多個(gè)譜段的圖像，組成光譜數(shù)據(jù)立方體，因其具有豐富的空間和光譜信息，在航空航天遙感以及在線檢測(cè)方面具有非常廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的光譜相機(jī)為了用二維光電探測(cè)器獲取三維光譜數(shù)據(jù)立方體，大多需要復(fù)雜的分光組件，如多相機(jī)陣列式光譜相機(jī)、多棱鏡分光式光譜相機(jī)、濾光片式光譜相機(jī)、棱鏡或光柵色散式光譜相機(jī)、傅里葉變換式光譜相機(jī)等，上述光譜相機(jī)都具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)小型化、低成本化，因而推廣比較困難。采用條帶式濾光片放置于光電探測(cè)器感光面之前的方案雖然使光譜相機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，穩(wěn)定性、可靠性等大大提高，同時(shí)具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。但是也存在原理性的缺陷，由于探測(cè)器感光面前為會(huì)聚光路，有一定厚度的濾光片會(huì)產(chǎn)生色散，使得到達(dá)探測(cè)器的光束發(fā)生光譜混疊，同時(shí)濾光玻璃片與探測(cè)器之間的膠合也存在工藝上的困難，處理不當(dāng)會(huì)存在一定的間隙，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)具效應(yīng)，使得到達(dá)探測(cè)器感光面的光束發(fā)生強(qiáng)度調(diào)制和消光效應(yīng)，造成測(cè)量光譜不準(zhǔn)。濾光片與探測(cè)器之間的位置配準(zhǔn)比較困難，對(duì)旋轉(zhuǎn)和傾斜十分敏感，發(fā)生錯(cuò)位將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重光譜測(cè)量誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種光譜成像裝置及光譜相機(jī)方案，使得光譜相機(jī)具有與普通相機(jī)相當(dāng)?shù)捏w積、重量，解決了探測(cè)器前端加條帶式濾光片的光譜相機(jī)帶來(lái)的原理缺陷，同時(shí)成本更低，特別適合于移動(dòng)平臺(tái)的光譜成像。
[0004]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn):
[0005]—種光譜成像裝置，由成像物鏡、條帶濾光膜以及面陣光電探測(cè)器組成，所述成像物鏡置于前端，所述條帶濾光膜位于所述成像物鏡的出射光方向，并且所述成像物鏡的出射光直接投射在所述條帶濾光膜上，其中所述條帶濾光膜連接在面陣光電探測(cè)器上，并且覆蓋所述面陣光電探測(cè)器的感光面。
[0006]所述條帶濾光膜鍍制在面陣光電探測(cè)器的感光面上。
[0007]所述條帶濾光膜在面陣光電探測(cè)器上以條帶式鍍制，任意兩個(gè)濾光膜條帶相互平行，并且與面陣光電探測(cè)器的一個(gè)邊平行。
[0008]相鄰兩個(gè)濾光膜條帶的寬度相等且相互連接。
[0009]條帶濾光膜可根據(jù)需要設(shè)計(jì)中心波長(zhǎng)、帶寬和透過(guò)率，使光譜相機(jī)的信噪比最優(yōu)。
[0010]所述的成像物鏡具有超低畸變、平像場(chǎng)和消色差的特點(diǎn)。
[0011]所述面陣光電探測(cè)器，安裝方式為濾光膜條帶方向與采集圖像時(shí)目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直。
[0012]—種光譜相機(jī)，使用以上所述光譜成像裝置。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:一種光譜相機(jī)，取消了復(fù)雜的分光機(jī)構(gòu)，制造工藝簡(jiǎn)單，解決了探測(cè)器前端加條帶式濾光片的光譜相機(jī)帶來(lái)的原理缺陷，具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)濾光膜，適合于大范圍推廣。
【附圖說(shuō)明】

[0014]下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]圖1為光譜成像裝置的原理示意圖；
[0016]圖2為條帶式濾光膜的示意圖；
[0017]圖3為光譜相機(jī)工作方式示意圖；
[0018]圖4為光譜相機(jī)獲取光譜圖像方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述一種光譜成像裝置的原理示意圖。
[0020]本實(shí)用新型所述一種光譜成像裝置包括成像物鏡1、條帶濾光膜2、面陣光電探測(cè)器3 ο成像物鏡I具有超低畸變、平像場(chǎng)和消色差的特點(diǎn)。條帶濾光膜2直接鍍制在面陣光電探測(cè)器3上，厚度為微米量級(jí)。來(lái)自目標(biāo)的光束4經(jīng)成像物鏡I后成像在面陣光電探測(cè)器3的感光面上，在到達(dá)面陣光電探測(cè)器3之前，先由條帶濾光膜2過(guò)濾。面陣光電探測(cè)器3每采集一幅圖像，圖像中不同的條帶為不同波長(zhǎng)的光束成像，經(jīng)過(guò)相機(jī)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，目標(biāo)的像經(jīng)過(guò)每一個(gè)濾光膜條帶后，再經(jīng)過(guò)圖像處理還原出目標(biāo)的光譜圖像。
[0021]如圖2所示為條帶式濾光膜的示意圖。η個(gè)波長(zhǎng)分別為……的濾光膜均勻鍍制在面陣光電探測(cè)器3的感光面上，每個(gè)條帶均與面陣光電探測(cè)器3的一個(gè)邊長(zhǎng)平行，寬度相等。每個(gè)濾光膜的中心波長(zhǎng)、帶寬和透過(guò)率可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)獲取最優(yōu)成像效果。
[0022]相鄰兩個(gè)濾光膜條帶的寬度相等且相互連接。
[0023]所述條帶濾光膜2直接鍍制在面陣光電探測(cè)器3上的的制作方法為:
[0024]制作一個(gè)不小于探測(cè)器表面的掩膜；
[0025]根據(jù)鍍膜的位置，在掩膜上開(kāi)一個(gè)與一個(gè)條帶大小相同的矩形開(kāi)口，此開(kāi)口即為需要鍍膜的位置，不需要鍍膜的位置完全阻擋，將掩膜精確粘貼在探測(cè)器表面；
[0026]采用傳統(tǒng)鍍膜工藝，在矩形開(kāi)口位置進(jìn)行鍍膜步驟，相鄰兩個(gè)濾光膜條帶入射光的透過(guò)光譜范圍根據(jù)需要設(shè)計(jì)，每一個(gè)條帶均完成上述工作步驟。
[0027]如圖3所示，在獲取光譜圖像時(shí)，光譜相機(jī)需要與目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)榕c條帶長(zhǎng)度方向垂直的方向。
[0028]如圖4所示，為獲取完整的光譜圖像，目標(biāo)上任意一點(diǎn)需要經(jīng)過(guò)所有的濾光膜成像。圖示中的4個(gè)波長(zhǎng)的濾光膜條帶假定為深色區(qū)域?yàn)檫x定目標(biāo)，為了得到該目標(biāo)的完整光譜圖像，光譜相機(jī)需要與目標(biāo)之間有箭頭所示方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且在如圖所示的四個(gè)位置采集四幅圖像，這樣，在采集四幅圖像后就可以重建出該目標(biāo)的完整光譜圖像。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:一種光譜相機(jī)，取消了復(fù)雜的分光機(jī)構(gòu)，制造工藝簡(jiǎn)單，解決了探測(cè)器前端加條帶式濾光片的光譜相機(jī)帶來(lái)的原理缺陷，同時(shí)具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)濾光膜，特別適合于移動(dòng)平臺(tái)的光譜成像。
[0030]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光譜成像裝置，由成像物鏡、條帶濾光膜以及面陣光電探測(cè)器組成，其特征在于，所述成像物鏡置于前端，所述條帶濾光膜位于所述成像物鏡的出射光方向，并且所述成像物鏡的出射光直接投射在所述條帶濾光膜上，其中所述條帶濾光膜連接在面陣光電探測(cè)器上，并且覆蓋所述面陣光電探測(cè)器的感光面。2.如權(quán)利要求1所述的一種光譜成像裝置，其特征在于， 所述條帶濾光膜鍍制在面陣光電探測(cè)器的感光面上。3.如權(quán)利要求2所述的一種光譜成像裝置，其特征在于， 所述條帶濾光膜在面陣光電探測(cè)器上以條帶式鍍制，任意兩個(gè)濾光膜條帶相互平行，并且與面陣光電探測(cè)器的一個(gè)邊平行。4.如權(quán)利要求2或3所述的一種光譜成像裝置，其特征在于， 相鄰兩個(gè)濾光膜條帶的寬度相等且相互連接。5.如權(quán)利要求1至3之一所述的一種光譜成像裝置，其特征在于， 所述面陣光電探測(cè)器，安裝方式為濾光膜條帶方向與采集圖像時(shí)目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直。6.一種光譜相機(jī)，其特征在于，使用權(quán)利要求1-5之一所述光譜成像裝置。
【文檔編號(hào)】G01J3/02GK205719254SQ201620339242
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】王新全
【申請(qǐng)人】青島市光電工程技術(shù)研究院