本发明专利技术公开了本发明专利技术涉及一种近红外超光谱光学成像装置，包括设置在同一光路上前置物镜组、视场光阑、准直透镜组和近红外波段声光可调滤光器，经声光可调滤光器衍射后的正一级衍射O光的传输光路上依次设置有成像透镜组和探测器，经声光可调滤光器衍射后的负一级衍射E光和零级光的传输光路上设有挡光板，所述的系统焦距、前置物镜组焦距、准直透镜组焦距和成像透镜组焦距分别满足：；本装置具有结构简单和重量轻的优点，可用于反射光谱为近红外波段的复杂背景下的目标识别、异常目标检测、伪装目标识别等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种近红外超光谱光学成像装置
本专利技术涉及一种近红外超光谱光学成像装置，可用于反射光谱为近红外波段的复杂背景下的目标识别、异常目标检测、伪装目标识别等领域。
技术介绍
随着伪装技术的快速发展，军事目标与自然背景差异越来越小，对常规的目标探测手段提出了越来越高的要求。仅依靠传统单波段、宽光谱探测系统提供的信息已无法满足现代军事的需求，需要用多光谱、超光谱成像系统，对潜在目标进行探测，获取位置估计、目标属性，为作战模拟、威胁分析和辅助决策等提供准确信息。多光谱/超光谱成像探测技术可以充分反映目标与背景各自属性的光谱分布特征，在低概率目标探测、伪装目标探测、伪装效果检测、导弹制导应用等方面有着极为重要的应用前景。在光电警戒、探测等装备中，采用多光谱/超光谱探测技术，有利于揭示目标的类别、组合和形状特性，抑制背景的干扰，提高目标探测、识别的能力。根据不同需要，超光谱成像探测技术可以应用在不同的波段范围内，在可见光/近红外波段(0.4～2.5μm)、中波红外波段(3～5μm)、长波红外波段(8～14μm)均可进行成像光谱探测,其中可见/近红外波段是太阳反射光谱区，在该波段探测地表物体的反射可以获取土壤类型、水体特性、植被分布以及军事装备、军队部署等信息，可以分辨出在绿色植被背景下的真实目标和假目标，在沙漠背景下可以快速检测出军用车辆等战术小目标。非共线声光可调滤光器(Acousto-OpticTunableFilter，简称AOTF)作为一种分光元件，非常适合于光谱成像领域。TeO2晶体除了具有非共线声光晶体所具有的体积小、固体结构，对振动不敏感；衍射效率高；调谐范围宽，调谐灵活且速度快等优秀的声光性能特点外，还具有很宽的透明区范围，可作为可见光至近红外范围内使用的声光材料。TeO2晶体制成的声光可调滤光器是一种电控滤光器，通过外加射频信号产生的声波在各向异性的TeO2晶体中形成光栅，通过调节外加射频来选择衍射光的波长，可快速顺序或随机调谐的超光谱成像装置。目前，超光谱光学成像系统主要存在两方面的缺陷和不足：（1）采用的可见光/近红外AOTF工作波长范围为0.4～1.0μm，对于反射光谱在1.0μm以上的近红外波段复杂背景下目标难以识别；（2）针对由于晶体材料的色散导致的衍射角的漂移、成像分辨率的降低、及图像漂移的问题，需要在AOTF的出射端面添加单个光楔或多个光楔组合来消除色散引起的图像漂移，这无疑增加了整个系统的体积和重量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中的问题和不足，提供一种基于声光可调滤光器的近红外超光谱光学成像装置，其工作波长范围为0.9μm～1.7μm，该光学装置采用的近红外波段AOTF的衍射光角度漂移控制在0.01°以内，提高了超光谱光学成像分辨率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种近红外超光谱光学成像装置，包括设置在同一光路上前置物镜组、视场光阑、准直透镜组和近红外波段声光可调滤光器，经声光可调滤光器衍射后的正一级衍射O光的传输光路上依次设置有成像透镜组和探测器，经声光可调滤光器衍射后的负一级衍射E光和零级光的传输光路上设有挡光板，所述的系统焦距、前置物镜组焦距、准直透镜组焦距和成像透镜组焦距分别满足：。所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其前置物镜组包括设置在同一光路上的一片H-FK61材料双凸透镜、一片钡冕负弯月透镜、一片重火石正弯月透镜和一片重冕正弯月透镜，其中钡冕负弯月透镜和重火石正弯月透镜组成双胶合透镜。所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其准直透镜组包括设置在同一光路上的一片H-ZK21材料正弯月透镜、一片镧火石负弯月透镜、一片H-ZF12材料双凹透镜和一片镧火石双凸透镜，其中正弯月透镜和镧火石负弯月透镜组成双胶合透镜，双凹透镜和镧火石双凸透镜组成双胶合透镜。所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其成像透镜组包括设置在同一光路上的一片H-FK61材料双凸透镜、一片钡冕正弯月透镜和一片重火石负弯月透镜和一片镧火石正弯月透镜，其中钡冕正弯月透镜和重火石负弯月透镜组成双胶合透镜。所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其声光可调滤光器的分光元件采用的是声光晶体TeO2，经TeO2衍射后的正一级衍射O光与零级光的分离角大于等于5.6°，经声光晶体TeO2衍射后的正一级衍射O光沿入射光光轴方向的偏转角为3°。所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其TeO2晶体的入射光孔径为10mm×10mm，其工作波段为0.9μm～1.7μm，驱动频率范围为37MHZ～110MHZ，1.7μm波长处的谱线宽度小于等于15nm，波段数大于70个，衍射效率大于等于60%，所述TeO2的通光口径为10mm，焦距为-80mm，工作波长范围为0.9μm～1.7μm，像面尺寸为1/3英寸，像元大小为30μm。所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其前置物镜组和准直透镜组的焦距均为50mm，视场为4.3°，相对孔径为1/5，所述成像透镜组的焦距为80mm，相对孔径为1/8。本专利技术的有益效果是：前置物镜组和准直透镜组承担产生射入TeO2晶体的平行光束的任务，能对光束性能产生影响的像差加以矫正，选取H-ZK21、H-ZF12、H-FK61等光学材料实现复消色差问题，使前置物镜组和准直透镜组组成的望远系统二级光谱得到比较好的校正，前置物镜组一次成像面上的视场光阑用于消除杂光，声光可调滤光器将入射平行光中某一波长光衍射后，产生零级光、O光和E光，成像透镜组将衍射的O光会聚到像平面上，将其与前置物镜组和准直透镜组组成的望远系统一起进行像差校正后，使系统在整个波段范围及各个波长处有很好的像质，由于无光楔补偿部分，本装置具有结构简单和重量轻的优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的光学系统在全波段范围传递函数图；图3是本专利技术在波长为0.9μm处光学系统传递函数图；图4是本专利技术在波长为1.3μm处光学系统传递函数图；图5是本专利技术在波长为1.7μm处光学系统传递函数图。其中各附图标记为：1—前置物镜组，2—视场光阑，3—准直透镜组，4—声光可调滤光器,5—成像透镜组，6—探测器，7—挡光板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参照图1至图5所示，本专利技术公开了一种近红外超光谱光学成像装置，包括设置在同一光路上、依据光路传输依次排列的前置物镜组1、视场光阑2、准直透镜组3和近红外波段声光可调滤光器4，声光可调滤光器4将前置望远系统准直后平行光中某一波长光衍射后产生零级光、正一级衍射光O光和负一级衍射E光，在沿O光传输的光路上设置多个不同口径的光阑，用于有效遮挡/减小透射的零级光、E光及其他杂光进入成像光路中对O光的干扰，光阑设置在成像系统的光阑前置部分，为了抑制零级光和E光对O光的影响，在沿O光传输的光路上沿图1中AB虚线上设置多个不同口径的光阑，可有效遮挡透射的零级光、E光及杂光进入成像光路中，光阑的口径大小只需保证O光在该位置能无遮挡的通过即可。O光的传输光路上依次设置有成像透镜组5和探测器6，成像透镜组5将通过声光可调滤光器4衍射后的O光会聚到探测器6的靶面上，零级光和E光的传输光路上设有挡光板7，用于吸收通过光阑之后剩余的无用光，所述的系统焦距、前置物镜组1焦距、准直透镜组3焦距和成像本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种近红外超光谱光学成像装置，其特征在于：包括设置在同一光路上前置物镜组（1）、视场光阑（2）、准直透镜组（3）和近红外波段声光可调滤光器（4），经声光可调滤光器（4）衍射后的正一级衍射O光的传输光路上依次设置有成像透镜组（5）和探测器（6），经声光可调滤光器（4）衍射后的负一级衍射E光和零级光的传输光路上设有挡光板（7），所述的系统焦距、前置物镜组（1）焦距、准直透镜组（3）焦距和成像透镜组（5）焦距分别满足：。
【技术特征摘要】
1.一种近红外超光谱光学成像装置，其特征在于：包括设置在同一光路上前置物镜组(1)、视场光阑(2)、准直透镜组(3)和近红外波段声光可调滤光器(4)，经声光可调滤光器(4)衍射后的正一级衍射O光的传输光路上依次设置有成像透镜组(5)和探测器(6)，经声光可调滤光器(4)衍射后的负一级衍射E光和零级光的传输光路上设有挡光板(7)；由前置物镜组(1)、准直透镜组(3)、近红外波段声光可调滤光器(4)和成像透镜组(5)构成的系统焦距f′、前置物镜组(1)焦距f′1、准直透镜组(3)焦距f′2和成像透镜组(5)焦距f′3分别满足：f′1/f′2＝1f′3/f′＝-1。2.根据权利要求1所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其特征在于，所述的前置物镜组(1)包括设置在同一光路上的一片H-FK61材料双凸透镜、一片钡冕负弯月透镜、一片重火石正弯月透镜和一片重冕正弯月透镜，其中钡冕负弯月透镜和重火石正弯月透镜组成双胶合透镜。3.根据权利要求1所述的一种近红外超光谱光学成像装置，其特征在于，所述的准直透镜组(3)包括设置在同一光路上的一片H-ZK21材料正弯月透镜、一片镧火石负弯月透镜、一片H-ZF12材料双凹透镜和一片镧火石双凸透镜，其中正弯月透镜和镧火石负弯月透镜组成双胶合透镜，双凹透镜和镧火石双凸透镜组成双胶合透镜。4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓燕，熊涛，耿安兵，王密信，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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