一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了本發(fā)明涉及一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，包括設(shè)置在同一光路上前置物鏡組、視場(chǎng)光闌、準(zhǔn)直透鏡組和近紅外波段聲光可調(diào)濾光器，經(jīng)聲光可調(diào)濾光器衍射后的正一級(jí)衍射O光的傳輸光路上依次設(shè)置有成像透鏡組和探測(cè)器，經(jīng)聲光可調(diào)濾光器衍射后的負(fù)一級(jí)衍射E光和零級(jí)光的傳輸光路上設(shè)有擋光板，所述的系統(tǒng)焦距、前置物鏡組焦距、準(zhǔn)直透鏡組焦距和成像透鏡組焦距分別滿足：；本裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和重量輕的優(yōu)點(diǎn)，可用于反射光譜為近紅外波段的復(fù)雜背景下的目標(biāo)識(shí)別、異常目標(biāo)檢測(cè)、偽裝目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，可用于反射光譜為近紅外波段的復(fù)雜背景下的目標(biāo)識(shí)別、異常目標(biāo)檢測(cè)、偽裝目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著偽裝技術(shù)的快速發(fā)展，軍事目標(biāo)與自然背景差異越來(lái)越小，對(duì)常規(guī)的目標(biāo)探測(cè)手段提出了越來(lái)越高的要求。僅依靠傳統(tǒng)單波段、寬光譜探測(cè)系統(tǒng)提供的信息已無(wú)法滿足現(xiàn)代軍事的需求，需要用多光譜、超光譜成像系統(tǒng)，對(duì)潛在目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，獲取位置估計(jì)、目標(biāo)屬性，為作戰(zhàn)模擬、威脅分析和輔助決策等提供準(zhǔn)確信息。
[0003]多光譜/超光譜成像探測(cè)技術(shù)可以充分反映目標(biāo)與背景各自屬性的光譜分布特征，在低概率目標(biāo)探測(cè)、偽裝目標(biāo)探測(cè)、偽裝效果檢測(cè)、導(dǎo)彈制導(dǎo)應(yīng)用等方面有著極為重要的應(yīng)用前景。在光電警戒、探測(cè)等裝備中，采用多光譜/超光譜探測(cè)技術(shù)，有利于揭示目標(biāo)的類別、組合和形狀特性，抑制背景的干擾，提高目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別的能力。
[0004]根據(jù)不同需要，超光譜成像探測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用在不同的波段范圍內(nèi)，在可見(jiàn)光/近紅外波段(0.4?2.5 μ m)、中波紅外波段(3?5 μ m)、長(zhǎng)波紅外波段(8?14 μ m)均可進(jìn)行成像光譜探測(cè)，其中可見(jiàn)/近紅外波段是太陽(yáng)反射光譜區(qū)，在該波段探測(cè)地表物體的反射可以獲取土壤類型、水體特性、植被分布以及軍事裝備、軍隊(duì)部署等信息，可以分辨出在綠色植被背景下的真實(shí)目標(biāo)和假目標(biāo)，在沙漠背景下可以快速檢測(cè)出軍用車輛等戰(zhàn)術(shù)小目標(biāo)。
[0005]非共線聲光可調(diào)濾光器(Acousto-Optic TunableFilter,簡(jiǎn)稱A0TF)作為一種分光元件，非常適合于光譜成像領(lǐng)域。Te02晶體除了具有非共線聲光晶體所具有的體積小、固體結(jié)構(gòu)，對(duì)振動(dòng)不敏感；衍射效率高；調(diào)諧范圍寬，調(diào)諧靈活且速度快等優(yōu)秀的聲光性能特點(diǎn)外，還具有很寬的透明區(qū)范圍，可作為可見(jiàn)光至近紅外范圍內(nèi)使用的聲光材料。Te02晶體制成的聲光可調(diào)濾光器是一種電控濾光器，通過(guò)外加射頻信號(hào)產(chǎn)生的聲波在各向異性的Te02晶體中形成光柵，通過(guò)調(diào)節(jié)外加射頻來(lái)選擇衍射光的波長(zhǎng)，可快速順序或隨機(jī)調(diào)諧的超光譜成像裝置。
[0006]目前，超光譜光學(xué)成像系統(tǒng)主要存在兩方面的缺陷和不足:
Cl)采用的可見(jiàn)光/近紅外AOTF工作波長(zhǎng)范圍為0.4?Ι.ομπι，對(duì)于反射光譜在1.0 μ m以上的近紅外波段復(fù)雜背景下目標(biāo)難以識(shí)別；
(2)針對(duì)由于晶體材料的色散導(dǎo)致的衍射角的漂移、成像分辨率的降低、及圖像漂移的問(wèn)題，需要在AOTF的出射端面添加單個(gè)光楔或多個(gè)光楔組合來(lái)消除色散引起的圖像漂移，這無(wú)疑增加了整個(gè)系統(tǒng)的體積和重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題和不足，提供一種基于聲光可調(diào)濾光器的近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其工作波長(zhǎng)范圍為0.9 μ m?1.7 μ m，該光學(xué)裝置采用的近紅外波段AOTF的衍射光角度漂移控制在0.01°以內(nèi)，提高了超光譜光學(xué)成像分辨率。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，包括設(shè)置在同一光路上前置物鏡組、視場(chǎng)光闌、準(zhǔn)直透鏡組和近紅外波段聲光可調(diào)濾光器，經(jīng)聲光可調(diào)濾光器衍射后的正一級(jí)衍射O光的傳輸光路上依次設(shè)置有成像透鏡組和探測(cè)器，經(jīng)聲光可調(diào)濾光器衍射后的負(fù)一級(jí)衍射E光和零級(jí)光的傳輸光路上設(shè)有擋光板，所述
的系統(tǒng)焦距廣、前置物鏡組焦距//、準(zhǔn)直透鏡組焦距f和成像透鏡組焦距€分別滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于:包括設(shè)置在同一光路上前置物鏡組(I)、視場(chǎng)光闌(2)、準(zhǔn)直透鏡組(3)和近紅外波段聲光可調(diào)濾光器(4)，經(jīng)聲光可調(diào)濾光器(4)衍射后的正一級(jí)衍射O光的傳輸光路上依次設(shè)置有成像透鏡組(5)和探測(cè)器(6)，經(jīng)聲光可調(diào)濾光器(4 )衍射后的負(fù)一級(jí)衍射E光和零級(jí)光的傳輸光路上設(shè)有擋光板(7 ),所述的系統(tǒng)焦距f、前置物鏡組(I)焦距//、準(zhǔn)直透鏡組(3 )焦距方和成像透鏡組(5 )焦距€分別滿足:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于，所述的前置物鏡組(I)包括設(shè)置在同一光路上的一片H-FK61材料雙凸透鏡、一片鋇冕負(fù)彎月透鏡、一片重火石正彎月透鏡和一片重冕正彎月透鏡，其中鋇冕負(fù)彎月透鏡和重火石正彎月透鏡組成雙膠合透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡組(3)包括設(shè)置在同一光路上的一片H-ZK21材料正彎月透鏡、一片鑭火石負(fù)彎月透鏡、一片H-ZF12材料雙凹透鏡和一片鑭火石雙凸透鏡，其中正彎月透鏡和鑭火石負(fù)彎月透鏡組成雙膠合透鏡，雙凹透鏡和鑭火石雙凸透鏡組成雙膠合透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于，所述的成像透鏡組(5)包括設(shè)置在同一光路上的一片H-FK61材料雙凸透鏡、一片鋇冕正彎月透鏡和一片重火石負(fù)彎月透鏡和一片鑭火石正彎月透鏡，其中鋇冕正彎月透鏡和重火石負(fù)彎月透鏡組成雙膠合透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于，所述的聲光可調(diào)濾光器(4)的分光元件采用的是聲光晶體Te02，經(jīng)Te02衍射后的正一級(jí)衍射O光與零級(jí)光的分離角大于等于5.6°，經(jīng)聲光晶體Te02衍射后的正一級(jí)衍射O光沿入射光光軸方向的偏轉(zhuǎn)角為3°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于，所述的Te02晶體的入射光孔徑為IOmmX 10mm，其工作波段為0.9μπι~1.7 μ m，驅(qū)動(dòng)頻率范圍為37MHZ~110ΜΗΖ，1.7μπι波長(zhǎng)處的譜線寬度小于等于15nm，波段數(shù)大于70個(gè)，衍射效率大于等于60%，所述Te02的通光口徑為10mm，焦距為_(kāi)80mm，工作波長(zhǎng)范圍為0.9 μ m~1.7 μ m，像面尺寸為1/3英寸,像元大小為30 μ mo
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種近紅外超光譜光學(xué)成像裝置，其特征在于，所述前置物鏡組(I)和準(zhǔn)直透鏡組(3)的焦距均為50mm，視場(chǎng)為4.3°，相對(duì)孔徑為1/5，所述成像透鏡組(5)的焦距為80mm，相對(duì)孔徑為1/8。
【文檔編號(hào)】G02B27/00GK103995342SQ201410205930
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】楊曉燕, 熊濤, 耿安兵, 王密信 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所