在一个实施例中，公开了用于确定物体中目标物质的浓度的红外（IR）成像系统。该成像系统可以包括光学系统，该光学系统包括光学焦平面阵列（FPA）单元。该光学系统可以具有限定其至少两个光学通道的部件，所述至少两个光学通道在空间上和光谱上彼此不同。所述至少两个光学通道中的每个光学通道可以被定位成将入射在光学系统上的IR辐射朝光学FPA传输。该系统可以包括处理单元，该处理单元包含处理器，该处理器可以被配置为从在光学FPA处接收到的IR辐射采集表示所述目标物质的多光谱光学数据。所述光学系统和所述处理单元可以被一起包含在数据采集和处理模块中，该数据采集和处理模块被配置为由人穿戴或携带。被配置为由人穿戴或携带。被配置为由人穿戴或携带。
【技术实现步骤摘要】
移动气体和化学物成像相机
[0001]通过引用任何优先权申请的并入如与本申请一起提交的申请数据表中标识的外国或本国优先权要求的任何和所有申请依据37 CFR 1.57通过引用并入本文。
[0002]本申请要求于2016年10月21日提交的标题为“MOBILE GAS AND CHEMICAL IMAGING CAMERA”的美国临时专利申请62/411,480的优先权，该申请的内容出于所有目的通过引用整体并入本文。
[0003]关于联邦政府资助R&D的声明对本申请中公开的技术的一些部分的资助由高级研究计划局
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能源（Advanced Research Projects Agency
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Energy，ARPA
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E）依据合同号DE
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AR0000541提供。政府可能对本技术的这些部分拥有某些权利。
[0004]本专利技术一般而言涉及用于气体云检测的系统和方法，并且特别地涉及检测红外光谱区域中的化学成分的光谱特征（spectral signature）的系统和方法。
技术介绍
[0005]光谱成像系统和方法在各种领域中具有应用。光谱成像系统和方法获得电磁光谱的一个或多个区域中的场景的光谱图像，以检测现象、识别材料成分或表征过程。场景的光谱图像可以表示为三维数据立方体（data cube），其中立方体的两个轴表示场景的两个空间维度，并且数据立方体的第三轴表示在不同波长区域中的场景的光谱信息。可以使用数学方法处理数据立方体来获得关于场景的信息。一些现有的光谱成像系统通过在空间域中扫描场景（例如，通过跨场景的水平维度移动狭缝（slit））和/或通过在光谱域中扫描场景（例如，通过扫描波长色散元件来获得不同光谱区域中的场景图像）来生成数据立方体。这种扫描方案一次只采集（acquire）完整数据立方体的一部分。完整数据立方体的这些部分被存储，并且然后进行处理以生成完整数据立方体。
技术实现思路
[0006]本公开的系统、方法和设备各自具有若干创新方面，其中没有一个单独地负责本文公开的期望属性。
[0007]在一个实施例中，公开了一种用于确定物体（target species）中的目标物质的浓度的红外（IR）成像系统。该成像系统可以包括光学系统，该光学系统包括光学焦平面阵列（FPA）单元。该光学系统可以具有限定其至少两个光学通道的部件，所述至少两个光学通道在空间上和光谱上彼此不同。所述至少两个光学通道中的每一个可以定位成将入射在光学系统上的IR辐射朝光学FPA传输。该系统可以包括处理单元，该处理单元包含处理器，该处理器可以被配置为从在光学FPA处接收到的IR辐射采集表示所述目标物质的多光谱光学数据。所述光学系统和所述处理单元可以被一起包含在数据采集和处理模块中，该数据采集
和处理模块被配置为由人穿戴或携带。
[0008]在另一个实施例中，公开了一种用于确定物体中的目标物质的浓度的红外（IR）成像系统。该成像系统可以包括光学系统，该光学系统包括光学焦平面阵列（FPA）单元。该光学系统可以具有限定其至少两个光学通道的部件，所述至少两个光学通道在空间上和光谱上彼此不同。所述至少两个光学通道中的每一个可以定位成将入射在光学系统上的IR辐射朝光学FPA传输。该系统可以包括处理单元，该处理单元包含处理器，该处理器可以被配置为从在光学FPA处接收到的IR辐射采集表示所述目标物质的多光谱光学数据。所述数据采集和处理模块可以具有小于8英寸x6英寸x6英寸的维度。
[0009]在另一个实施例中，公开了一种用于确定物体中的目标物质的浓度的红外（IR）成像系统。该成像系统可以包括光学系统，该光学系统包括光学焦平面阵列（FPA）单元。该光学系统可以具有限定其至少两个光学通道的部件，所述至少两个光学通道在空间上和光谱上彼此不同。所述至少两个光学通道中的每一个可以定位成将入射在光学系统上的IR辐射朝光学FPA传输。该系统可以包括处理单元，该处理单元包含处理器，该处理器可以被配置为从在光学FPA处接收到的IR辐射采集表示所述目标物质的多光谱光学数据。所述数据采集和处理模块可以具有小于300立方英寸的体积。
[0010]在又一个实施例中，公开了一种识别目标物质或者量化或表征物体中的目标物质的参数的方法。该方法可以包括穿戴或携带数据采集和处理模块。该数据采集和处理模块可以包括光学系统和与光学系统通信的处理单元，该光学系统包括光学焦平面阵列（FPA）单元。该方法可以包括在FPA单元处从至少两个光学通道捕获多光谱红外（IR）图像数据，该至少两个光学通道在空间上和光谱上彼此不同。该方法可以包括从在FPA处接收的IR辐射采集表示目标物质的多光谱光学数据。
[0011]在另一个实施例中，公开了一种用于监测一个或多个安装站点处的一种或多种目标气体的存在的系统。该系统可以包括多个红外（IR）成像系统，每个成像系统包括数据采集和处理模块。该数据采集和处理模块可以被配置为实时捕获一种或多种目标气体的红外图像。该数据采集和处理模块可以被配置为将每个捕获的红外图像与存在一种或多种目标气体的地点相关联。该数据采集和处理模块可以被配置为将与一种或多种目标气体相关联的图像数据和与一种或多种目标气体的地点相关联的地点数据发送到中央服务器。
[0012]在又一个实施例中，公开了一种用于监测一个或多个安装站点处的一种或多种目标气体的存在的方法。该方法可以包括从位于多个安装站点并且被配置为由人穿戴或携带的多个IR成像系统接收图像数据。每个IR成像系统可以被配置为实时捕获一种或多种目标气体的红外图像，并将每个捕获的红外图像与存在一种或多种目标气体的地点相关联。该方法可以包括处理接收到的图像数据以识别检测到一种或多种目标气体的安装站点。
[0013]在附图和以下描述中阐述了本公开中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。根据本描述、附图和权利要求，其它特征、方面和优点将变得显而易见。要注意的是，下图中的相对维度可能未按比例绘制。
附图说明
[0014]图1示出了成像系统的实施例，该成像系统包括共同的前物镜，该物镜具有光谱上分开的并且用多个透镜再成像到红外FPA上的光瞳（pupil）。
[0015]图2示出了具有分开的前物镜和红外感测FPA阵列的实施例。
[0016]图3A表示采用可操作地与再成像透镜阵列匹配的前物镜阵列的实施例。图3B图示了与图3A的实施例对应的二维光学部件阵列。
[0017]图4是采用场参考阵列（例如，可用作校准参考的场光阑（field stop））和分别对应的中继透镜阵列的实施例的图。
[0018]图5A是包括圆形光学滤光器（以及光学滤光器之间的IR阻挡材料）的4乘3光瞳阵列的图，该光学滤光器用于对利用系统的实施例成像的光学波前（wavefront）进行光谱上划分。
[0019]图5B是包括矩形光学滤光器（以及光学滤光器之间的IR阻挡材料）的4乘3光瞳阵列的图，该矩形光学滤光器用于对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学系统，包括：与基座结构耦合的光学检测器；沿着轴与所述光学检测器间隔开的透镜，所述透镜被定位成将光传输到所述光学检测器；第一热元件，机械地和热耦合到横向连接器且包括具有第一热膨胀系数CTE的第一材料；第二热元件，机械地耦合和热耦合到所述横向连接器和所述透镜，其中第二热元件包括具有第二CTE的第二材料，并且其中第二CTE与第一CTE不同；和第三热元件，机械地耦合和热耦合到第一热元件和所述基座结构，其中第三热元件包括具有与第一CTE不同的第三CTE的第三材料；其中，响应于温度变化，第一热元件、第二热元件和第三热元件的相应长度改变，以便沿着所述轴调整所述透镜相对于所述光学检测器的位置，并且其中第二材料包括具有约为120ppm/℃的CTE的Delrin。2.如权利要求1所述的系统，其中所述透镜的焦距响应于所述温度变化而改变，并且其中响应于所述温度变化，第一热元件和第二热元件的相应长度改变以引起所述透镜和所述光学检测器之间的相对运动，从而维持对所述光学检测器的光传输。3...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：瑞柏丽恩光子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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