一種微型化線性漸變?yōu)V光片型成像光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高集成度微型化線性漸變?yōu)V光片成像光譜儀，包括：線性漸變?yōu)V光片LVF和探測(cè)器，其中，所述線性漸變?yōu)V光片LVF的兩端分別具有托翼，所述托翼安裝于基底上，其一面與LVF的非鍍膜面在一個(gè)平面上，所述LVF的鍍膜面靠近所述探測(cè)器的光敏面，所述鍍膜面與所述光敏面具有一定間距。本發(fā)明技術(shù)方案相比于常規(guī)的成像光譜儀具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）集成度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)微型化，可安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、航空航天器等設(shè)備上；（2）研制周期短，成本低，應(yīng)用面廣。
【專利說明】一種微型化線性漸變?yōu)V光片型成像光譜儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高集成度微型化線性漸變?yōu)V光片成像光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜成像技術(shù)將相機(jī)與光譜儀器相結(jié)合，可以獲得目標(biāo)二維空間和一維光譜圖譜合一的光譜圖像信息，可直接反映出目標(biāo)的光譜特征及幾何形狀信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)特性的綜合探測(cè)感知與識(shí)別。將其應(yīng)用于航空航天遙感、精細(xì)農(nóng)業(yè)、食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)和資源探測(cè)等領(lǐng)域，具有單一相機(jī)或光譜儀無法比擬的優(yōu)勢(shì).[0003]根據(jù)分光原理的不同，成像光譜儀一般分為色散型、干涉型和濾光型三個(gè)種類。這三種類型的成像光譜儀可獲得高精度、高分辨率的光譜圖像，但是這些儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、研制周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高。因此，一些要求不高的應(yīng)用中，也使用成套的窄帶濾光片完成色散任務(wù)。
[0004]線性漸變?yōu)V光片是一種在玻璃基地上鍍膜的帶通濾光片，沿光譜維透過濾光片的波長(zhǎng)峰值明顯變換且光譜分辨率較高。因此可以利用LVF作為分光器件，將其放置在CCD之前，可以獲得目標(biāo)多個(gè)波段的影像，且每列對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)不同。但是這一類型的成像光譜儀光譜混疊現(xiàn)象非常嚴(yán)重，光譜分辨率與L V F與探測(cè)器間距離近似為指數(shù)關(guān)系。
[0005]為了減少光譜混疊現(xiàn)象及提高光譜分辨率，2010年Dami等提出一種將LVF直接膠合到CCD光敏面的集成技術(shù)。這種方案的成像光譜儀能減輕光譜混疊現(xiàn)象，提高光譜分辨率較高，且能避免鬼像的形成。但是因?yàn)榫嚯x較近，容易形成干涉現(xiàn)象。
[0006]為了解決光譜混疊及干涉現(xiàn)象，本發(fā)明提出一種高集成度微型化的線性漸變?yōu)V光片成像光譜儀，一次成像得到視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)多個(gè)波段的影像，并通過推掃獲取同一目標(biāo)不同波段的影像，然后通過影像配準(zhǔn)算法生成數(shù)據(jù)立方體。該方案將LVF與探測(cè)器高度集成，LVF與探測(cè)器光敏面間距離可以保證在獲得高光譜分辨率的同時(shí)不產(chǎn)生鬼像。系統(tǒng)集成技術(shù)簡(jiǎn)單、研發(fā)及生產(chǎn)周期短、集成度高，適合于航空航天平臺(tái)、地面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)推掃成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提出一種基于線性漸變?yōu)V光片(LVF)的高集成度微型化成像光譜儀，以解決線性漸變?yōu)V光片與探測(cè)器間距離過長(zhǎng)產(chǎn)生的光譜分辨率降低現(xiàn)象及鬼像現(xiàn)象，克服當(dāng)前成像光譜儀研發(fā)周期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)。
[0009](二)技術(shù)方案
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種高集成度微型化線性漸變?yōu)V光片成像光譜儀，包括:線性漸變?yōu)V光片和探測(cè)器，其中，所述線性漸變?yōu)V光片的兩端分別具有托翼，所述托翼安裝于基底上，其一面與的非鍍膜面在一個(gè)平面上，所述線性漸變?yōu)V光片的鍍膜面靠近所述探測(cè)器的光敏面，所述鍍膜面與所述光敏面具有一定間距。[0011 ] 優(yōu)選地，所述基底為陶瓷基底。
[0012]優(yōu)選地，所述圖像探測(cè)器為(XD。
[0013]優(yōu)選地，所述圖像探測(cè)器為CMOS。
[0014]優(yōu)選地，還包括:前置光學(xué)鏡頭，其將平行入射光線匯聚于探測(cè)器上成像，所述線性漸變?yōu)V光片使不同位置透過光線中心波長(zhǎng)不同。
[0015]優(yōu)選地，所述線性漸變?yōu)V光片LVF的厚度為1.2-1.5mm，所述托翼的厚度約為
1.1-1.3mm。
[0016]優(yōu)選地，所述鍍膜面與所述光敏面的間距約為0.1mm-0.3mm。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明技術(shù)方案相比于常規(guī)的成像光譜儀具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](1)集成度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)微型化，可安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、航空航天器等設(shè)備上;
[0020](2)研制周期短，成本低，應(yīng)用面廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例的高集成度微型化線性漸變?yōu)V光片型成像光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例的線性漸變?yōu)V光片LVF與探測(cè)器集成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例的從成像光譜儀獲得的圖像到數(shù)據(jù)立方體的算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]圖1為本發(fā)明所提出的高集成度微型化線性漸變?yōu)V光片型成像光譜儀示意圖，其光學(xué)結(jié)構(gòu)由前置光學(xué)鏡頭3、線性漸變?yōu)V光片LVF2和探測(cè)器3三部分組成。前置光學(xué)鏡頭3將平行入射光線匯聚于探測(cè)器上成像，線性漸變?yōu)V光片使不同位置透過光線中心波長(zhǎng)不同。
[0026]線性漸變?yōu)V光片沿波長(zhǎng)方向使不同位置透過光線的中心波長(zhǎng)不一致，通過推掃成像，達(dá)到獲得物體高光譜圖像的目的。LVF分為光譜維與空間維，光譜維上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)中心波長(zhǎng)值及透過率不同，相同空間維上所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)及透過率均相等，探測(cè)器集成時(shí)，將LVF的光譜維與探測(cè)器的列方向平行，空間維與探測(cè)器的行方向平行。
[0027]集成后，探測(cè)器每一列像元對(duì)應(yīng)的光譜中心波長(zhǎng)相同，第j列像元對(duì)應(yīng)中心波長(zhǎng)入j、色散系數(shù)P、物距S、入瞳直徑A、LVF與探測(cè)器距離Stl、探測(cè)器像元尺寸d，LVF的色散系數(shù)以及探測(cè)器最邊緣一列正上方LVF的中心波長(zhǎng)λ 0有關(guān)，其計(jì)算關(guān)系式為
[0028]λj=(j_l) Χρ+λo
[0029]混疊區(qū)域長(zhǎng)度可按下式計(jì)算得到，
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種微型化線性漸變?yōu)V光片型成像光譜儀，其特征在于，包括:線性漸變?yōu)V光片和探測(cè)器，其中，所述線性漸變?yōu)V光片的兩端分別具有托翼，所述托翼安裝于基底上，其一面與線性漸變?yōu)V光片的非鍍膜面在一個(gè)平面上，所述線性漸變?yōu)V光片的鍍膜面靠近所述探測(cè)器的光敏面，所述鍍膜面與所述光敏面具有間距。
2.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述基底為陶瓷基底。
3.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述探測(cè)器為CCD。
4.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述探測(cè)器為CMOS。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的光譜儀，其特征在于，還包括:前置光學(xué)鏡頭，其將入射光線匯聚于探測(cè)器上成像，所述線性漸變?yōu)V光片使不同位置透過光線中心波長(zhǎng)不同。
6.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述線性漸變?yōu)V光片的厚度為.1.2-1.5mm,所述托翼的厚度為1.1-1.3mm。
7.如權(quán)利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述鍍膜面與所述光敏面的間距為.0.lmm-0.3mm η
【文檔編號(hào)】G01J3/02GK103698010SQ201310753173
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張桂峰, 相里斌, 易俐娜, 張金剛, 呂群波, 黃旻, 明星 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電研究院