紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)，包括依次排列的濾光單元、鏡頭光路單元以及成像單元，所述濾光單元為紅外截止濾光鏡或紅外濾光鏡，所述鏡頭光路單元為普通數(shù)碼鏡頭；或者，所述濾光單元為紫外單通濾光鏡，所述鏡頭光路單元為紫外鏡頭；所述成像單元包括CCD感光元件、能夠吸收波長小于370nm光并將紫外光轉化為可見光的ZnO紫外熒光變頻膜，所述ZnO紫外熒光變頻膜鍍于所述CCD感光元件上。本實用新型通過一臺相機就能夠實現(xiàn)紫外線成像、可見光彩色成像和紅外線成像功能，不僅節(jié)約了成本，提高了現(xiàn)場勘驗人員的工作效率，也提高了物證的成像質(zhì)量。
【專利說明】
紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及成像技術，更具體地說，是涉及一種紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在公安機關現(xiàn)場勘驗的過程中，現(xiàn)場勘驗人員通常使用普通數(shù)碼相機來記錄現(xiàn)場原始狀態(tài)及有色指印、足跡等痕跡物證。而對于現(xiàn)場較為常見的但肉眼不易發(fā)現(xiàn)的生物檢材及一些潛在指印等痕跡，如精斑、唾液、汗液、血清痕跡、玻璃上的各種疑難指印包括花玻璃、玻璃鏡面、白熾燈泡等客體上的汗液指印，以及玻璃表面上雙面重疊的指印、存在嚴重背景干擾的指印等痕跡物證，往往會使用紫外照相設備來搜索、發(fā)現(xiàn)、提取此類痕跡物證。另外，在一些物證檢驗鑒定工作中，為了顯現(xiàn)、固定某些被掩蓋、涂抹的字跡，如重要的合同、發(fā)票等文件材料，或者需要進一步檢驗(如:DNA檢驗、微量物證檢驗等)的物證等，防止化學方法破壞潛在物證，實踐工作中需要做到無損檢驗，紅外照相技術就成為了最為常用且有效的提取方法。綜上所述，現(xiàn)場勘驗人員為了客觀、公正、全面地記錄原始現(xiàn)場，提取到更多的痕跡物證，為偵查破案、刑事訴訟提供線索和證據(jù)，往往在一起刑事案件的勘驗工作中要使用到普通數(shù)碼相機、紫外相機和紅外相機三種完全不同的照相設備，不但給一線的現(xiàn)場勘驗人員帶來了不便，而且也增加了公安機關經(jīng)濟負擔。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)。
[0004]為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案:
[0005]—種紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)，包括依次排列的濾光單元、鏡頭光路單元以及成像單元，
[0006]所述濾光單元為紅外截止濾光鏡或紅外濾光鏡，所述鏡頭光路單元為普通數(shù)碼鏡頭;或者，所述濾光單元為紫外單通濾光鏡，所述鏡頭光路單元為紫外鏡頭；
[0007]所述成像單元包括CCD感光元件、能夠吸收波長小于370nm光并將紫外光轉化為可見光的ZnO紫外熒光變頻膜，所述ZnO紫外熒光變頻膜鍍于所述CCD感光元件上。
[0008]所述成像單元還包括紫外增透膜，所述紫外增透膜鍍于所述ZnO紫外熒光變頻膜外。
[0009]所述紫外增透膜的折射率位于空氣折射率以及玻璃折射率之間。
[0010]所述紫外增透膜的厚度d為:
[0011](1 = λ/4η，其中，η為紫外增透膜的折射率，λ為波長。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，采用本實用新型的一種紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)，通過一臺相機就能夠實現(xiàn)紫外線成像、可見光彩色成像和紅外線成像功能，不僅節(jié)約了成本，提高了現(xiàn)場勘驗人員的工作效率，也提高了物證的成像質(zhì)量。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的實施例1的原理示意圖；
[0014]圖2為圖1中的ZnO紫外熒光變頻膜的透射譜圖；
[0015]圖3為圖1中的ZnO紫外熒光變頻膜前鍍紫外增透膜時的原理示意圖；
[0016]圖4為圖3中的ZnO紫外熒光變頻膜、紫外增透膜以及CCD感光元件的光路設計原理示意圖；
[0017]圖5為本實用新型的實施例2的原理不意圖；
[0018]圖6為本實用新型的實施例3的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術方案。
[0020]實施例1
[0021]請參閱圖1所示的紫外照相，包括依次排列的濾光單元、鏡頭光路單元以及成像單元，其中，濾光單元為紫外單通濾光鏡11，鏡頭光路單元為紫外鏡頭12，成像單元包括CCD感光元件131、能夠吸收波長小于370nm光并將紫外光轉化為可見光的ZnO紫外熒光變頻膜132，ZnO紫外熒光變頻膜132鍍于C⑶感光元件131上。紫外鏡頭12為允許紫外光通過的鏡頭組件，紫外單通濾光鏡11為只允許紫外光通過的紫外濾光片。
[0022]由于普通數(shù)碼相機的感光元件CXD的感光范圍為380-1100nm，其對短波紫外(200-280nm)不敏感，制約了傳統(tǒng)的數(shù)碼相機的在法庭科學領域的應用范圍和發(fā)展前景。為了提高探測器對紫外輻射的敏感性，在CCD感光元件上鍍一層對短波紫外線敏感、具有光致熒光特性可以將紫外光轉化為可見光的ZnO紫外熒光變頻膜132，實現(xiàn)了CCD感光元件增感處理，以此達到記錄短波紫外線的目的。ZnO紫外熒光變頻膜132具有較高的沉積速率、低的襯底溫度和良好的襯底粘附性等優(yōu)點，并能滿足變頻膜的基本要求:轉化效率必須很高，激發(fā)光譜范圍要足夠強，熒光體發(fā)光不受激發(fā)波長限制，在發(fā)射光譜區(qū)應該有較高的傳輸效率，發(fā)射光譜應該與所用探測器的光譜響應相匹配。ZnO紫外熒光變頻膜132為在石英玻璃襯底上濺射制備的，其透射譜圖如圖2所示，可以看出ZnO紫外熒光變頻膜132在可見光-近紅外范圍內(nèi)有著較高的透射率，平均透射率在85%左右，而在370nm附近有條吸收邊，波長小于370nm的紫外光基本上完全被吸收，大于370nm的可見光-近紅外光線基本完全通過，這樣就不會影響可見光照相及紅外照相功能。而被吸收的紫外光在ZnO紫外熒光變頻膜132上光致發(fā)光產(chǎn)生熒光，通過C⑶感光元件131對熒光的記錄實現(xiàn)對紫外線的記錄。
[0023]作為進一步的該進，為了提高對紫外線探測的靈敏度，在ZnO紫外熒光變頻膜132前增加了一層紫外增透膜133，如圖3所示。紫外增透膜133是一種表面光學鍍層，它通過減少光的反射而增加透過率。對于玻璃鏡頭上的紫外增透膜133，其折射率大小介于玻璃和空氣折射率之間，當光由空氣射向鏡頭時，使得紫外增透膜133兩面的反射光均有半波損失，從而使膜的厚度僅僅只滿足兩反射光的光程差為半個波長。膜后表面上的反射光比前表面的反射光多經(jīng)歷的光程為膜厚度的兩倍。因此膜厚應為光在薄膜介質(zhì)中波長的1/4，從而使兩反射光相互抵消。由此可知，紫外增透膜133的厚度d的計算公式為:
[0024]d = λ/4η，其中，η為膜的折射率，λ為波長；
[0025]例如，針對常見生物痕跡的吸收波段266nm波長利用氟化鎂MgF2作為研制紫外增透膜的材料，其折射率為1.38，所以，紫外增透膜133的厚度應為48.188nm。采用真空蒸鍍的方法制備氟化鎂薄膜。如圖4所示為雙鍍膜CCD感光元件原理圖。所述雙鍍膜CCD感光元件，實現(xiàn)了普通數(shù)碼相機的CCD對紫外線的增透增感處理，且并不影響紅外線、可見光的通過，即不影響CCD的紅外成像功能和紫外成像功能。
[0026]實施例2
[0027]本實施例與實施例1的不同之處僅在于:
[0028]濾光單元為紅外截止濾光鏡21，鏡頭光路單元為普通數(shù)碼鏡頭22，
[0029]普通數(shù)碼相機的CXD感光元件的感光范圍為380-1 10nm，它不僅可感受可見光，還可以感受紅外光，涵蓋了可見光區(qū)和近紅外區(qū)域。為了使CXD感光元件只感受與人眼相近的光譜范圍，將紅外截止濾光鏡ICF(Infrared Cut Filter)放至普通數(shù)碼鏡頭22的前端，紅外截止濾光鏡21為在拍攝普通數(shù)碼照片時濾除紅外線的干擾，普通數(shù)碼鏡頭22由多片鏡片組成。
[0030]其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
[0031 ]需要說明的是，當濾光單元選擇紅外截止濾光鏡，鏡頭光路單元選擇普通數(shù)碼鏡頭時，只允許可見光通過，實現(xiàn)的是可見光照相。而由圖2的ZnO鍍膜響應曲線可知，鍍了膜后CCD仍然可以感應可見光。
[0032]實施例3
[0033]本實施例與實施例2的不同之處僅在于:
[0034]所述濾光單元為紅外濾光鏡31，其余內(nèi)容均與實施例2中所述相同。
[0035]需要說明的是，當濾光單元選擇紅外濾光鏡31，鏡頭光路單元選擇普通數(shù)碼鏡頭時，只允許紅外線通過，實現(xiàn)的是紅外照相。而由圖2的ZnO鍍膜響應曲線可知，鍍膜CCD仍然可以感應紅外線。
[0036]本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種紅紫外及可見光的多波段成像系統(tǒng)，包括依次排列的濾光單元、鏡頭光路單元以及成像單元，其特征在于， 所述濾光單元為紅外截止濾光鏡或紅外濾光鏡，所述鏡頭光路單元為普通數(shù)碼鏡頭；或者，所述濾光單元為紫外單通濾光鏡，所述鏡頭光路單元為紫外鏡頭； 所述成像單元包括CCD感光元件、能夠吸收波長小于370nm光并將紫外光轉化為可見光的ZnO紫外熒光變頻膜，所述ZnO紫外熒光變頻膜鍍于所述CCD感光元件上。2.根據(jù)權利要求1所述的多波段成像系統(tǒng)，其特征在于: 所述成像單元還包括紫外增透膜，所述紫外增透膜鍍于所述ZnO紫外熒光變頻膜外。3.根據(jù)權利要求2所述的多波段成像系統(tǒng)，其特征在于: 所述紫外增透膜的折射率位于空氣折射率以及玻璃折射率之間。4.根據(jù)權利要求2所述的多波段成像系統(tǒng)，其特征在于: 所述紫外增透膜的厚度d為: d = A/4n，其中，η為紫外增透膜的折射率，λ為波長。
【文檔編號】H04N5/225GK205490848SQ201620193094
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】蔡能斌, 黃曉春, 秦真科, 鄒蕓, 姜梅, 趙雪珺, 劉文斌
【申請人】上海市刑事科學技術研究院