用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法及光路系统技术方案

一种用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法，所述跨波段光谱成像系统包含用于调整光线走向的镜片组、能够探测光线的辐照度的探测元件，所述用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法包含以下步骤：S1：杂散光分析步骤，对所述跨波段光谱成像系统进行杂散光分析，得到所述跨波段光谱成像系统的初始杂散光系数和杂散光路径；S2：滤光元件设计步骤，至少基于所述初始杂散光系数和所述杂散光路径，设计滤光元件；S3：滤光元件安装步骤，将所述滤光元件设置于所述探测元件和所述镜片组之间。根据此方案，能够有效地抑制系统的杂散光，提高系统的成像质量，并且能够简化结构、降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法及光路系统


[0001]本专利技术涉及用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法及能够有效抑制杂散光的光路系统。

技术介绍

[0002]光谱仪是一种将待测光信号按照波长进行分通道测量的仪器。光谱仪凭借其分光能力，能够对光信号进行表征和区分，广泛应用于天文、农业、地质、医药学等各个领域。相机是一种对被观测场景进行二维空间信息测量的光学仪器。光谱成像仪是相机和光谱仪的有机结合，在测量光谱信息的同时保持了被观测场景的空间信息，能够同时提供场景的空间信息和像元的光谱信息。与相机或者光谱仪相比较，光谱成像仪能够为各种应用提供更加丰富的信息。
[0003]但在成像过程中，光谱成像仪的探测器上能接收到的光束除按正常光路进行的成像光束以外，还存在少量非成像光束，这些非成像光束在探测器上扩散的现象称为杂散光现象。杂散光的存在会导致成像质量下降，因此，杂散光分析和抑制是光谱成像仪设计过程中必不可少的环节。
[0004]目前，常用的杂散光抑制措施有:设计遮光罩、消杂光光阑，处理元器件表面(光学表面镀膜、机械表面涂覆消光材料)，提高加工精度水平等。但这些措施无疑会增加系统结构的复杂性和加工的成本。而通过设置滤光片，使光谱成像仪实现多光谱探测功能和结构小型化的同时，还能提高信噪比、有效抑制杂散光，从而展现出良好的应用前景。
[0005]由此，针对光谱成像仪的杂散光分布情况设置滤光片，以达到应有的杂散光抑制效果成为课题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法，所述跨波段光谱成像系统包含用于调整光线走向的镜片组、能够探测光线的辐照度的探测元件，所述用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法包含以下步骤：S1：杂散光分析步骤，对所述跨波段光谱成像系统进行杂散光分析，得到所述跨波段光谱成像系统的初始杂散光系数和杂散光路径；S2：滤光元件设计步骤，至少基于所述初始杂散光系数和所述杂散光路径，设计滤光元件；S3：滤光元件安装步骤，将所述滤光元件设置于所述探测元件和所述镜片组之间。
[0007]根据前述技术方案，能够提供一种有效抑制杂散光的光谱成像系统的滤光元件，满足光谱成像系统的杂散光抑制需求。
[0008]在一个优选的方式中，创建所述光谱成像系统的仿真模型，并基于所述仿真模型，通过光线追迹得到所述探测元件在其受光表面的辐照度的数据，根据所述辐照度的数据得到所述光谱成像系统的所述初始杂散光系数。
[0009]根据前述技术方案，能够通过仿真分析得到光谱成像系统的杂散光分布情况，为
设计滤光片提供依据和参考，从而减少了实际搭建光谱成像系统、并实际测量杂散光数据的成本和麻烦。
[0010]在一个优选的方式中，基于所述仿真模型，通过所述光线追迹得到所述光谱成像系统的所述杂散光路径。
[0011]根据前述技术方案，通过光线追迹得到杂散光路径，进而便于分析光谱成像系统的杂散光分布情况。
[0012]在一个优选的方式中，在所述滤光元件上设置多个光通道，所述多个光通道中的单个光通道分别允许特定波长范围的光线透过所述滤光元件。
[0013]根据前述技术方案，利用滤光元件的分光功能，只允许特定波长范围的光通带通过滤光元件，进而达到抑制杂散光的目的。
[0014]在一个优选的方式中，对所述滤光元件的基材进行相应的镀膜操作。
[0015]根据前述技术方案，能够在滤光元件的表面形成膜层，光路到达膜层后即进行反射、折射、干涉等，从而达到筛选特定波长光线的效果。
[0016]在一个优选的方式中，基于所述仿真模型，根据所述滤光元件的受光表面的光斑分布，确定所述滤光元件的不同位置所对应的所述多个光通道中的单个光通道允许透过的光线的起始波长和截止波长。
[0017]根据前述技术方案，能够根据模拟的光斑分布合理设计滤光元件的不同位置允许透过的光线的起始波长和截止波长。
[0018]在一个优选的方式中，所述多个光通道中的相邻两个光通道之间，存在用于吸收公差的规定的重叠区域。
[0019]根据前述技术方案，能够吸收一定的加工公差。
[0020]在一个优选的方式中，基于所述仿真模型，在所述滤光元件安装步骤之后，获取所述光谱成像系统的最终杂散光系数，并将所述最终杂散光系数与所述初始杂散光系数比对，进而评价所述滤光元件对杂散光的抑制效果。
[0021]根据前述技术方案，能够根据最终杂散光系数与所述初始杂散光系数的比对分析，评价滤光元件对杂散光的抑制效果。
[0022]此外，本专利技术的另一个方面是一种光路系统，包含：入射口，用于透过外部光线；镜片组，用于调整光线的走向；探测元件，用于探测光线的辐照度；所述光路系统的特征在于：采用上述的用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法来抑制杂散光。
[0023]本申请上述实施例的用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法以及使用该方法的光路系统，能够有效地抑制系统的杂散光，提高系统的成像质量，并且能够简化结构、降低成本，实现光谱成像系统的小型化。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术，下面将对本专利技术的说明书附图进行描述和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅说明了本专利技术的一些示例性实施方案的某些方面，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1是例示的光谱成像系统及其光路示意图。
[0026]图2是例示的系统仿真分析步骤。
[0027]图3是例示的未加滤光片时系统的初始杂散光系数曲线图。
[0028]图4是例示的0.8μm目标光传播路径图。
[0029]图5(a)是例示的0.8μm杂散光传播路径图。
[0030]图5(b)是例示的图5(a)中A区域的局部放大图。
[0031]图6是例示的0.4μm光线追迹图。
[0032]图7(a)是例示的分区滤光片侧视图。
[0033]图7(b)是例示的分区滤光片俯视图。
[0034]图8是例示的加入分区域滤光片前后系统杂散光系数图。
[0035]图9是例示的线性渐变带通滤光片侧视图。
[0036]图10是例示的线性渐变带通滤光片的光斑足迹图。
[0037]图11是例示的加入线性渐变带通滤光片前后系统杂散光系数图。
[0038]附图文字说明：
[0039]100 光谱成像系统
[0040]101 初始杂散光系数曲线
[0041]102 最终杂散光系数曲线
[0042]103 最终杂散光系数曲线
[0043]1 入射狭缝
[0044]2 转折镜
[0045]3 主镜
[0046]4 次镜
[0047]5 平面光栅
[0048]6 三镜
[0049]7 滤光片
[0050]71 光通道
[0051]72 光通道...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法，所述跨波段光谱成像系统包含用于调整光线走向的镜片组、能够探测光线的辐照度的探测元件，所述用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法包含以下步骤：S1：杂散光分析步骤，对所述跨波段光谱成像系统进行杂散光分析，得到所述跨波段光谱成像系统的初始杂散光系数和杂散光路径；S2：滤光元件设计步骤，至少基于所述初始杂散光系数和所述杂散光路径，设计滤光元件；S3：滤光元件安装步骤，将所述滤光元件设置于所述探测元件和所述镜片组之间。2.根据权利要求1所述的用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法，其特征在于，所述杂散光分析步骤还包括：创建所述光谱成像系统的仿真模型，并基于所述仿真模型，通过光线追迹得到所述探测元件在其受光表面的辐照度的数据，根据所述辐照度的数据得到所述光谱成像系统的所述初始杂散光系数。3.根据权利要求2所述的用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法，其特征在于，所述杂散光分析步骤还包括：基于所述仿真模型，通过所述光线追迹得到所述光谱成像系统的所述杂散光路径。4.根据权利要求3所述的用于抑制跨波段光谱成像系统杂散光的方法，其特征在于，所述滤光元件设计步骤还包括：在所述滤光元件上设置多个光通道，所述多个光通道中的单个光通道分别允许特定波长范围的光线...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少军，周晓松，邹春荣，沈同圣，程靖轩，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：