一種成像光譜儀系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種成像光譜儀系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)中，薄膜型帶通可調(diào)濾光片是非常好的波長(zhǎng)選通方案，因?yàn)槠溆兄鴺O高的透過率(接近100%)，有著非常陡峭的光譜邊緣和非常好的背景抑制能力。直到最近，薄膜型濾光片的缺點(diǎn)是其光譜特性是固定的，需要通過更換濾光片的形式來改變光路的通光特性。但是在一些光學(xué)系統(tǒng)中，更換濾光片的方式會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，物理尺寸，減小了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。在需要改變波長(zhǎng)選通性的系統(tǒng)中，光柵色散分光方式是經(jīng)常使用的。但是光柵分光有著色散量不足，透過率較低，不能對(duì)攜帶二維信息的圖像進(jìn)行色散分光的缺點(diǎn)。多種技術(shù)可以用來傳遞二維圖像信息并且實(shí)現(xiàn)色散分光的功能，例如聲光可調(diào)濾光片，液晶可調(diào)濾光片，濾光片轉(zhuǎn)輪等。一種通過改變?nèi)肷浣嵌葋砀淖児鈱W(xué)選通性的新的濾光片技術(shù)出現(xiàn)了，通過旋轉(zhuǎn)角度，可以實(shí)現(xiàn)一系列的帶通濾光片，并且基本不會(huì)改變系統(tǒng)的透過率，并且能夠快速改變光路的通光特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶二位信息的圖像進(jìn)行分光的能力。此種技術(shù)比上述聲光可調(diào)濾光片，液晶可調(diào)濾光片，濾光片轉(zhuǎn)輪等在工藝上更易于實(shí)現(xiàn)。而且不需要如聲光可調(diào)濾光片，液晶可調(diào)濾光片復(fù)雜的電路控制系統(tǒng)，也不需要像濾光片轉(zhuǎn)輪復(fù)雜的機(jī)械控制系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種成像光譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)不需要復(fù)雜的電路控制系統(tǒng)或機(jī)械控制系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。
[0004]為此目的，本實(shí)用新型提出了一種成像光譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:探測(cè)單元、色散單元、色散控制單元、成像單元和計(jì)算機(jī)單元，所述探測(cè)單元、色散單元和成像單元依次連接，所述色散單元通過所述色散控制單元與所述計(jì)算機(jī)單元的第一接口連接，所述計(jì)算機(jī)單元的第二接口與所述探測(cè)單元連接；
[0005]所述色散單元為波長(zhǎng)選通性隨濾光片角度變化而改變的薄膜可調(diào)濾光片TFTF。
[0006]優(yōu)選地，所述色散控制單元為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，用于對(duì)所述TFTF濾光片進(jìn)行角度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]優(yōu)選地，所述成像單元為長(zhǎng)焦成像鏡頭。
[0008]優(yōu)選地，所述探測(cè)單元為面陣探測(cè)器，用于將所述被檢測(cè)對(duì)象的光譜信息逐波長(zhǎng)進(jìn)行成像，獲取光譜立方體數(shù)據(jù)。
[0009]優(yōu)選地，所述面陣探測(cè)器為CXD面陣探測(cè)器或CMOS面陣探測(cè)器。
[0010]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括作為被探測(cè)對(duì)象的樣品單元。
[0011]優(yōu)選地，所述樣品單元為地物樣品。
[0012]本實(shí)用新型提出的一種成像光譜儀系統(tǒng)，采用步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)改變?nèi)肷浣嵌?，?shí)現(xiàn)薄膜可調(diào)濾光片TFTF的波長(zhǎng)選通性，不需要復(fù)雜的電路控制系統(tǒng)或機(jī)械控制系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和物理尺寸，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度，并通過將薄膜可調(diào)濾光片TFTF技術(shù)和地面成像光譜儀技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速獲取地面目標(biāo)的高光譜成像數(shù)據(jù)的效果，提尚系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0013]通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0014]圖1是本實(shí)用新型提出的一種成像光譜儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0016]本實(shí)用新型一種成像光譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過將薄膜可調(diào)濾光片TFTF(thin-filmtunable filter)技術(shù)和地面成像光譜儀技術(shù)相結(jié)合，可快速獲取地面目標(biāo)的高光譜成像數(shù)據(jù)，提尚系統(tǒng)的性能。
[0017]圖1是本實(shí)用新型提出的一種成像光譜儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括:探測(cè)單元1、色散單元2、色散控制單元3、成像單元4和計(jì)算機(jī)單元5，所述探測(cè)單元1、色散單元2和成像單元4依次連接，色散單元2通過色散控制單元3與計(jì)算機(jī)單元5的第一接口連接，計(jì)算機(jī)單元5的第二接口與探測(cè)單元I連接；色散單元2為波長(zhǎng)選通性隨濾光片角度變化而改變的薄膜可調(diào)濾光片TFTF。色散控制單元3為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，用于對(duì)所述TFTF濾光片進(jìn)行角度轉(zhuǎn)動(dòng)。該系統(tǒng)還包括作為被探測(cè)對(duì)象的樣品單元6，成像單元4用于收集樣品單元6被測(cè)對(duì)象的漫反射光信號(hào)。
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例中，薄膜可調(diào)濾光片TFTF根據(jù)不同的旋轉(zhuǎn)角度有著不同的波長(zhǎng)選通性，逐次選通不同波長(zhǎng)的樣品漫反射信號(hào)光，與其對(duì)應(yīng)的色散控制單元3為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，根據(jù)TFTF的選通特性，依次帶動(dòng)TFTF小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，使得不同波長(zhǎng)的光信號(hào)通過。其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的色散控制單元3還可以選用具有與步進(jìn)電機(jī)相同功能的其他控制元件。
[0019]進(jìn)一步地，成像單元4為長(zhǎng)焦成像鏡頭，用于收集被測(cè)對(duì)象的漫反射光信號(hào)，然后聚焦在面陣探測(cè)器的光敏面上。
[0020]進(jìn)一步地，探測(cè)單元I為面陣探測(cè)器，用于將所述被檢測(cè)對(duì)象的光譜信息逐波長(zhǎng)進(jìn)行成像，獲取光譜立方體數(shù)據(jù)，完成對(duì)光譜數(shù)據(jù)的探測(cè)后，由通用串行接口保存到計(jì)算機(jī)單元5，完成數(shù)據(jù)的展示、處理和保存。其中，面陣探測(cè)器為CCD面陣探測(cè)器、CMOS面陣探測(cè)器或其他面陣探測(cè)器中的一種。
[0021]進(jìn)一步地，樣品單元6為地物樣品。
[0022]進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)單元5完成系統(tǒng)的控制，操作色散控制單元3完成對(duì)波長(zhǎng)的選通，將探測(cè)單元I采集的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理以及存儲(chǔ)。該計(jì)算機(jī)單元具有大數(shù)據(jù)量的傳輸、處理和儲(chǔ)存能力。
[0023]本實(shí)用新型提供的成像光譜儀系統(tǒng)的工作原理，具體如下:
[0024]樣本單元6的漫反射信號(hào)經(jīng)過成像單元4收集后進(jìn)入色散單元2。計(jì)算機(jī)單元5通過對(duì)色散控制單元3中的步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)色散單元2的TFTF濾光片的分光進(jìn)行控制。探測(cè)單元I對(duì)經(jīng)過色散單元2分光處理后的信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，獲取光譜立方體數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)單元5對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，處理和存儲(chǔ)?？焖佾@取地面目標(biāo)的高光譜成像數(shù)據(jù)的效果。
[0025]本實(shí)用新型提出的成像光譜儀系統(tǒng)，采用步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)改變?nèi)肷浣嵌?，?shí)現(xiàn)薄膜可調(diào)濾光片TFTF的波長(zhǎng)選通性，不需要復(fù)雜的電路控制系統(tǒng)或機(jī)械控制系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和物理尺寸，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度，并通過將薄膜可調(diào)濾光片TFTF技術(shù)和地面成像光譜儀技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速獲取地面目標(biāo)的高光譜成像數(shù)據(jù)的效果，提高系統(tǒng)的性能，拓展了成像光譜系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0026]雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種成像光譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:探測(cè)單元、色散單元、色散控制單元、成像單元和計(jì)算機(jī)單元，其特征在于，所述探測(cè)單元、色散單元和成像單元依次連接，所述色散單元通過所述色散控制單元與所述計(jì)算機(jī)單元的第一接口連接，所述計(jì)算機(jī)單元的第二接口與所述探測(cè)單元連接； 所述色散單元為波長(zhǎng)選通性隨濾光片角度變化而改變的薄膜可調(diào)濾光片TFTF。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述色散控制單元為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，用于對(duì)所述TFTF濾光片進(jìn)行角度轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述成像單元為長(zhǎng)焦成像鏡頭O
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)單元為面陣探測(cè)器，用于將所述被檢測(cè)對(duì)象的光譜信息逐波長(zhǎng)進(jìn)行成像，獲取光譜立方體數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述面陣探測(cè)器為CCD面陣探測(cè)器或CMOS面陣探測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的成像光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，還包括作為被探測(cè)對(duì)象的樣品單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品單元為地物樣品。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種成像光譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：探測(cè)單元、色散單元、色散控制單元、成像單元和計(jì)算機(jī)單元，所述探測(cè)單元、色散單元和成像單元依次連接，所述色散單元通過所述色散控制單元與所述計(jì)算機(jī)單元的第一接口連接，所述計(jì)算機(jī)單元的第二接口與所述探測(cè)單元連接；所述色散單元為波長(zhǎng)選通性隨濾光片角度變化而改變的薄膜可調(diào)濾光片TFTF。本實(shí)用新型將薄膜可調(diào)濾光片TFTF技術(shù)和地面成像光譜儀技術(shù)相結(jié)合，不需要復(fù)雜的電路控制系統(tǒng)或機(jī)械控制系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度，可快速獲取地面目標(biāo)的高光譜成像數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的性能。
【IPC分類】G01J3-28
【公開號(hào)】CN204359434
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420397582
【發(fā)明人】吳太夏, 張鵬, 張立福, 張紅明, 楊杭, 劉佳
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年7月17日