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用于红外视频光谱成像系统的分光成像模组技术方案

技术编号:40143113 阅读:8 留言:0更新日期:2024-01-23 23:55
本发明专利技术公开了一种用于红外视频光谱成像系统设计的分光成像模组,红外分光成像模组由视场光阑、准直镜、透镜阵列和滤光片阵列组成。其中,视场光阑用于限制红外光谱成像系统光学系统的成像范围,准直镜用于对入射光线进行准直,透镜阵列汇聚光线并实现同视场的分孔径成像功能,滤光片阵列用于对同视场不同孔径进行红外分光。与常规红外成像系统不同的是,该红外分光成像模组的使用能使系统具备视频光谱成像能力,并且具有较强的灵活性,针对不同的使用场景,可以配合不同口径和焦距的前置望远镜、不同规格的探测器使用,从而获得不同空间分辨率、不同光谱分辨率的红外图像。透镜阵列采用2片双面旋转对称偶次非球面组合的方式,相较于多片正负透镜组合的方法,非球面组合的方式通常具有更高的光学效率。本发明专利技术在动态目标识别等领域具备很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术涉及一种用于红外视频光谱成像系统设计的分光成像模组,特指一种具有较高灵活性、大光通量的视频成像组件,依托视场光阑、准直镜、孔径光阑,透镜阵列、滤光片阵列等元件设计的用于红外视频光谱成像系统设计的分光成像模组。


技术介绍

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技术介绍

1、长波红外的大气窗口为8~14μm,是常温物体热辐射能量集中的波段。长波红外光谱在沙尘条件下穿透距离较其它波段更长,且具备日夜工作的能力,可用于物质识别和日夜监测。传统的红外光谱成像仪采用推扫的方式获取场景的二维空间信息和一维光谱信息,通过拼接的方式获得完整的光谱图像。这种方法获取数据的周期较长,可以检测和识别静态目标,对于变化较快的动态目标的识别不具备优势。

2、快照式的光谱成像技术单次曝光时间内可以获得完整的三维数据立方体,具有较好的实时性,在动态目标识别领域有较大优势。从十九世纪八十年代出现,快照式的光谱成像技术发展至今已衍生出几十种方法,,根据分割方式可将其分为图像分割、孔径分割、光路分割和频域分割4类,其中孔径分割的方法原理简单,实用性较强。孔径分割主要包括场景复制和光谱分光两个过程,场景复制一般通过透镜阵列,滤光的分光方式原理简单,大大降低了光谱成像仪的研制难度,具有很好的应用前景。

3、针对上述现状,本专利技术提出了一种用于红外视频光谱成像系统设计的分光成像模组,根据分辨率的需求,配合不同口径和焦距的望远镜、不同规格的探测器使用,可以实时获取场景多通道的光谱图像,具备较好的灵活性。此外,透镜阵列采用2片阵列式双面旋转对称偶次非球面组合的方式,相较于多片正负透镜组合的方法,通常具有更大的光通量。结合热红外谱段物质的吸收特性和模组实时性好、光通量大的优势,本专利技术在动态目标识别等领域具备很好的应用前景。


技术实现思路

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技术实现思路

1、本专利技术涉及一种用于红外视频光谱成像系统设计的分光成像模组,与常规红外成像系统不同的是,该红外分光成像模组的使用能使系统具备视频光谱成像能力,并且具有较强的灵活性,配合不同口径和焦距的望远镜及不同规格的探测器可以实现了动态目标场景实时获取,并将其应用于动态目标识别领域,是一种全新的技术手段。

2、本专利技术为一种用于动态目标识别的红外光谱分光视频成像模组,包括视场光阑1、准直镜2、滤光片阵列3、透镜阵列4、孔径光阑5。所述视场光阑1置于准直镜2前,滤光片阵列3的子滤光片、透镜阵列4的子透镜和孔径光阑5的子孔径一一对准组装后,置于准直镜2之后。配合望远镜和探测器可以实现实时获取动态目标的光谱数据立方体(包括二维空间信息和一维光谱信息)。本专利技术是一种的具有高灵活性和大光通量的红外光谱分光视频成像模组,根据不同需求,配合不同口径、焦距的望远镜和不同规格的探测器,可以获得不同分辨率的光谱图像。

3、进一步的,所述滤光片阵列3采用嵌入式粘接的方式,将不同透过波段的滤光片切割后嵌入加工好的田字型结构件中,用硅橡胶粘接固定。

4、进一步的,所述透镜阵列4使用2片双面旋转对称偶次非球面镜片的阵列型透镜组合的方式,消像差的同时确保大的光通量;将2片镜片嵌入到固定结构中,使2片阵列透镜的子透镜一一对应。

5、本专利技术的优点在于:本模组配合不同焦距、口径的望远镜和不同规格的面阵探测器,可以实时获取所需空间分辨率的光谱图像。相较于传统推扫式的光谱成像方式,具有实时性好的有点;根据不同的设计指标,选择不同口径、焦距的望远镜和不同面阵规模、制冷/非制冷的探测器,具有较强的灵活性;采用双片双面旋转对称偶次非球面的透镜阵列,消像差的同时确保大的光通量,最终获得好的图像质量,并将其应用于动态目标识别领域。

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【技术保护点】

1.一种用于视频光谱成像系统设计的红外分光成像模组,所述的红外分光成像模组包括视场光阑(1)、准直镜(2)、孔径光阑(3),透镜阵列(4)、滤光片阵列(5),其特征在于:

2.根据权利要求1所述的红外分光成像模组,其特征在于,所述的滤光片阵列(3)采用嵌入式粘接的方式,将不同透过波段的滤光片通过激光切割后嵌入加工好的田字型不锈钢结构件中,用硅橡胶粘接固定。

3.根据权利要求1所述的红外分光成像模组,其特征在于,所述的透镜阵列(4)采用2片阵列式双面旋转对称偶次非球面透镜组合的方式,可以最大限度减小像差,并保证高的光学效率。

【技术特征摘要】

1.一种用于视频光谱成像系统设计的红外分光成像模组,所述的红外分光成像模组包括视场光阑(1)、准直镜(2)、孔径光阑(3),透镜阵列(4)、滤光片阵列(5),其特征在于:

2.根据权利要求1所述的红外分光成像模组,其特征在于,所述的滤光片阵列(3)采用嵌入式粘接的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李春来杨扬袁立银刘馨泽卢嘉伟刘世界唐国良王朋宇王建宇
申请(专利权)人:中国科学院上海技术物理研究所
类型:发明
国别省市:

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