專利名稱：多譜段圖像采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圖像采集系統(tǒng)，尤其是一種基于日盲紫外、熱紅外以及可見光/微光的多譜段圖像采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，很多領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)工作都是以光學(xué)手段為基礎(chǔ)進(jìn)行的?；诠鈱W(xué)手段，可以進(jìn)行從紫外到可見光再到紅外波段的很大波長(zhǎng)范圍的探測(cè)，可以用來(lái)監(jiān)測(cè)多種問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中單一波段成像技術(shù)，如可見光成像技術(shù)、微光成像技術(shù)、熱紅外成像技術(shù)、日盲紫外成像技術(shù)等，都有其各自特殊的應(yīng)用方向，分別具有其他成像手段不可替代的優(yōu)點(diǎn)。其中日盲紫外成像技術(shù)作為一種新興的高科技技術(shù)，可以對(duì)波長(zhǎng)范圍為190nm—285nm波段的日盲紫外光成像而完全不受太陽(yáng)光背景、雨霧等惡劣天氣環(huán)境的影響，并且可探測(cè)距離長(zhǎng)、探測(cè)靈敏度高，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)極為明顯。如在電網(wǎng)安全故障監(jiān)測(cè)中:可通過(guò)日盲紫外成像技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)故障區(qū)域因電暈放電所產(chǎn)生的日盲紫外光，并以此來(lái)辨別故障問(wèn)題。用日盲紫外監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期故障，便于及時(shí)維護(hù)；紅外監(jiān)測(cè)主要通過(guò)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的溫度變化判別其工作正常與否，但紅外背景復(fù)雜，且檢測(cè)到的故障屬于中晚期；可見光監(jiān)測(cè)則通過(guò)常見的安全監(jiān)控產(chǎn)品(如普通攝像機(jī))成像畫面發(fā)現(xiàn)設(shè)備的表面缺陷及污損，通常情況下，由可見光發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障都屬晚期故障。而這三種光學(xué)監(jiān)測(cè)方法幾乎覆蓋了所有電網(wǎng)光學(xué)監(jiān)測(cè)手段，若能將其同步到同一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，組合成一個(gè)多譜段成像系統(tǒng)，將能最大限度的捕捉電網(wǎng)安全故障的光學(xué)特征，全面診斷電網(wǎng)故障點(diǎn)，滿足電網(wǎng)實(shí)際需求。目前應(yīng)用多波段成像技術(shù)(尤其是熱紅外與其他波段)同時(shí)對(duì)同一目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行成像時(shí)，由于不同波段的光成像時(shí)對(duì)光學(xué)成像系統(tǒng)的要求(如探測(cè)器種類、光學(xué)材料等)差異很大，若設(shè)計(jì)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，其工作波段同時(shí)覆蓋熱紅外波段、日盲紫外波段和可見光波段，并且要使得成像無(wú)視差，不僅耗費(fèi)成本，在技術(shù)上甚至難以實(shí)現(xiàn)。因而現(xiàn)行技術(shù)中對(duì)同一場(chǎng)景進(jìn)行多個(gè)波段同時(shí)成像時(shí)，往往是將不同種類的成像通道對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行單獨(dú)成像，但這樣各自得到的圖像會(huì)因視差而不便直接合成。因此如何設(shè)計(jì)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)同一個(gè)場(chǎng)景無(wú)視差的多波段圖像、并合成輸出，一直以來(lái)都是一個(gè)技術(shù)難題。中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書CN 102323670 A公開了一種紫外、可見光和近紅外三波段光學(xué)成像系統(tǒng)。其工作波段分別為:紫外波段的0.30—0.38 μ m ;可見光波段的0.40—
0.65 μ m ;近紅外波段的0.76—LOym0該系統(tǒng)包括玻璃窗口、三波段分光棱鏡、紫外波段系統(tǒng)、可見光波段系統(tǒng)和近紅外波段系統(tǒng)。其工作時(shí)，目標(biāo)光束經(jīng)玻璃窗口透射至三波段分光棱鏡，所述三波段分光棱鏡的第一膠合面反射紫外光束，透射可見光光束和近紅外光束，該反射的紫外光束入射至紫外波段系統(tǒng)，形成紫外波段圖像；透射的可見光光束和近紅外光束入射至三波段分光棱鏡的第二膠合面，所述第二膠合面反射可見光光束，透射近紅外光束，該反射的可見光光束入射至可見光波段系統(tǒng)，形成可見光波段圖像，而透射的近紅外光束入射至近紅外波段系統(tǒng)，形成近紅外波段圖像。[0006]上述說(shuō)明書公開的系統(tǒng)能夠獲得同一時(shí)刻的目標(biāo)在0.3 — 1.0 μ m波長(zhǎng)范圍內(nèi)三個(gè)波段的圖像信息。但是其成像時(shí)采用0.76—1.0ym的近紅外波段和0.30—0.38 μ m的紫外波段往往不能滿足實(shí)際需求，因?yàn)榻t外波段成像無(wú)法靈敏探測(cè)熱源位置。并且0.30-0.38 μ m的紫外成像受太陽(yáng)背景等影響較大，不利于在白天陽(yáng)光強(qiáng)烈的的情況下使用，而日盲紫外波段成像則可以克服這些缺點(diǎn)。因此該系統(tǒng)所描述的結(jié)構(gòu)并不能實(shí)現(xiàn)一種日盲紫外波段、可見光波段和熱紅外波段的多譜段成像系統(tǒng)，且其所有組件都需要自行設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)困難而且成本高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種三通道無(wú)視差的圖像采集系統(tǒng)，具體的說(shuō)，是一種基于日盲紫外、熱紅外以及可見光或微光的多譜段圖像采集系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:多譜段圖像采集系統(tǒng)，包括第一分光鏡、第二分光鏡、熱紅外波段成像系統(tǒng)、日盲紫外波段成像系統(tǒng)和可見光波段成像系統(tǒng)，所述熱紅外波段成像系統(tǒng)的成像波段為
7.5 μ m—14 μ m、所述日盲紫外波段成像系統(tǒng)的成像波段為190nm —285nm、所述可見光波段成像系統(tǒng)的成像波段為400nm—700nm ;所述第一分光鏡與光軸成45°夾角放置,將目標(biāo)光束中含有波長(zhǎng)為7.5 μ m-14 μ m的熱紅外光透射至所述熱紅外波段成像系統(tǒng)，將目標(biāo)光束中含有日盲紫外和可見光波段部分的光束反射至所述第二分光鏡中；所述第二分光鏡與所述第一分光鏡平行，所述第二分光鏡與第一分光鏡平行，第二分光鏡將所述目標(biāo)光束中余下部分的光束中波長(zhǎng)為400nm — 700nm的可見光透射或反射至可見光波段成像系統(tǒng)，將波長(zhǎng)為190nm — 285nm的日盲紫外光反射或透射至日盲紫外波段成像系統(tǒng)。所述熱紅外波段成像系統(tǒng)由熱紅外光學(xué)鏡頭和熱紅外成像器件組成，所述熱紅外光學(xué)鏡頭對(duì)波長(zhǎng)范圍為7.5 μ m一14 μ m以內(nèi)的熱紅外光信號(hào)聚焦成像。所述日盲紫外波段成像系統(tǒng)由日盲紫外光學(xué)鏡頭、日盲紫外濾光片和日盲紫外成像器件組成，所述日盲紫外光學(xué)鏡頭對(duì)190nm-285nm范圍以內(nèi)的日盲紫外光信號(hào)聚焦成像，所述日盲紫外濾光片透射波段在190nm — 285nm的日盲紫外波段中，而完全抑制日盲紫外波段以外的光信號(hào)；所述日盲紫外成像器件為AlGaN、SiC或日盲型ICXD等對(duì)日盲紫外波段靈敏探測(cè)的成像器件；日盲紫外濾光片放置在日盲紫外光學(xué)鏡頭之前或之后。所述可見光波段成像系統(tǒng)由可見光光學(xué)鏡頭和可見光成像器件組成，其工作波長(zhǎng)在400nm — 700nm的可見光波段以內(nèi)。所述第一分光鏡選用硅或鍺等熱紅外光學(xué)材料，入射面覆有鍍膜層，以反射波長(zhǎng)范圍在700nm以下的光，因而使得第一分光鏡可以對(duì)波長(zhǎng)范圍為7.5-14 μ m的光透射率達(dá)到90%以上，而對(duì)波長(zhǎng)范圍為190nm — 700nm的光反射率很高。所述第二分光鏡的入射面或后表面覆有鍍膜層，使得所述第二分光鏡對(duì)波長(zhǎng)范圍為190nm — 285nm的日盲紫外光反射率高，對(duì)于波長(zhǎng)范圍為400nm — 700nm的可見光透射率高。或者是，所述第二分光鏡的入射面或后表面覆有鍍膜層，使得所述第二分光鏡對(duì)波長(zhǎng)范圍為190nm — 285nm的日盲紫外光透射率高，對(duì)于波長(zhǎng)范圍為400nm — 700nm的可見光反射率高。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一、第二分光鏡之間還設(shè)有用于聚焦的光學(xué)鏡頭。所述光學(xué)鏡頭的材料為熔融石英、氟化鈣或氟化鎂等日盲紫外波段的光學(xué)材料，其對(duì)日盲紫外波段、可見光波段的光具有高透率，對(duì)于高純度的熔融石英，如JGSl牌號(hào)的紫外熔融石英，其透過(guò)率可達(dá)到90%以上。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二分光鏡和可見光波段成像系統(tǒng)之間可附加反射鏡，所述反射鏡和所述第一、第二分光鏡相互平行；所述第二分光鏡的透視光經(jīng)所述反射鏡進(jìn)入所述可見光波段成像系統(tǒng)。該技術(shù)方案能夠減小系統(tǒng)體積。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可見光波段成像系統(tǒng)中，在可見光光學(xué)鏡頭和可見光成像器件之間可設(shè)有可見光濾光片，用于選擇工作波段；也可將可見光濾光片放置在可見光鏡頭之前。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可見光濾光片為多波段濾光片轉(zhuǎn)輪，多波段濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)置多個(gè)濾光片，每個(gè)濾光片的帶通波長(zhǎng)范圍不同。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可見光成像器件為微光成像系統(tǒng)，該微光成像系統(tǒng)中成像鏡頭F數(shù)較小，用于探測(cè)更微弱的光信號(hào)，同時(shí)探測(cè)器為具有圖像增強(qiáng)功能的探測(cè)器，如ICCD、EMCCD等。其中日盲紫外波段成像系統(tǒng)只對(duì)波長(zhǎng)范圍為190_285nm的波段成像，像源信號(hào)單一，所成的圖像完全無(wú)來(lái)自太陽(yáng)光的背景噪聲。本實(shí)用新型的多譜段圖像采集系統(tǒng)可以有兩種結(jié)構(gòu)，一種是配置普通可見光波段成像設(shè)備，在白天使用；另一種是配置微光波段成像設(shè)備，便于在黑夜或光線較暗的情況下使用。與現(xiàn)行技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:1、本實(shí)用新型將日盲紫外成像技術(shù)與傳統(tǒng)紅外、可見光/微光成像技術(shù)相融合，充分利用各個(gè)波段光的特性，增加了本實(shí)用新型系統(tǒng)的性能和在各種平臺(tái)上的通用性。2、本實(shí)用新型所述的各個(gè)光譜段成像系統(tǒng)的成像圖景來(lái)源于同一光束，確保在多波段圖像融合時(shí)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行度高；3、各個(gè)光譜段的成像系統(tǒng)共用一個(gè)光學(xué)孔徑，三個(gè)成像裝置成平行放置，極大的減少了系統(tǒng)的體積，滿足了實(shí)際應(yīng)用中對(duì)體積的要求；4、將多種成熟的成像方式集成在同一個(gè)系統(tǒng)中，節(jié)約成本。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1第一分光鏡鍍膜層對(duì)不同波長(zhǎng)范圍光的透射率曲線圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1第二分光鏡鍍膜層對(duì)不同波長(zhǎng)范圍光的透射率曲線圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例1圖1所示為本實(shí)用新型一種日盲紫外、熱紅外以及可見光的多譜段成像系統(tǒng)。為了減小系統(tǒng)體積、提高共軸精度，本實(shí)用新型多譜段共用同一透鏡組，期間利用分光鏡使目標(biāo)光束分別進(jìn)入各成像設(shè)備。采用此三通道光路，不僅成本較低，而且所成圖像無(wú)視差，便于后續(xù)圖像合成。其中各成像模塊的成像波段分別如下:熱紅外波段:7.5μπι— 14μπι ;日盲紫外波段:190nm — 285nm ;可見光波段:400nm — 700nm。如圖1所示，多譜段圖像采集系統(tǒng)，由第一分光鏡1、第二分光鏡2、反光鏡3、熱紅外波段成像系統(tǒng)4、日盲紫外波段成像系統(tǒng)5和可見光波段成像系統(tǒng)6組成。第一分光鏡與光軸成45度夾角放置，含有波長(zhǎng)為7.5 μ m—14 μ m的熱紅外光透射至所述熱紅外波段成像系統(tǒng)4,將目標(biāo)光束中含有日盲紫外和可見光波段部分的光束反射至所述第二分光鏡2中；第二分光鏡2與第一分光鏡平行放置，并使得目標(biāo)光束中余下部分的光束中的波長(zhǎng)為的400nm — 700nm可見光經(jīng)第二分光鏡透射至可見光波段成像系統(tǒng)6，將波長(zhǎng)為190nm—285nm的日盲紫外光反射至日盲紫外波段成像系統(tǒng)5。參見圖1，為了實(shí)現(xiàn)熱紅外、日盲紫夕卜、可見光這三個(gè)波段光的無(wú)視差成像，多譜段成像系統(tǒng)在工作時(shí)，目標(biāo)光束經(jīng)第一分光鏡I后，一部分經(jīng)透射進(jìn)入熱紅外成像系統(tǒng)4，一部分被反射。被反射的光繼而被第二分光鏡2分光后，一部分經(jīng)反射進(jìn)入日盲紫外波段成像系統(tǒng)5，另一部分則透射。透射的目標(biāo)光束經(jīng)反射鏡3，被反射至可見光波段成像系統(tǒng)6，該反射鏡3與第二分光鏡2平行放置。第一分光鏡I選用硅、鍺等熱紅外光學(xué)材料，且在其入射面覆有鍍膜層，鍍膜層對(duì)不同波長(zhǎng)范圍光的透射率參見圖2。因而第一分光鏡I對(duì)波長(zhǎng)范圍為700nm以上的光透過(guò)率達(dá)到90%。這包括熱紅外成像波段的7.5 μ m—14 μ m,從而使其進(jìn)入熱紅外成像系統(tǒng)。同時(shí)，第一分光鏡I對(duì)波長(zhǎng)范圍為190nm — 700nm的光反射率很高，可以使其在損耗較少的情況下入射至第二分光鏡2。在進(jìn)一步實(shí)施例中，第一分光鏡I選用硅、鍺等熱紅外光學(xué)材料，且在其入射面覆有鍍膜層，但是該鍍膜層對(duì)波長(zhǎng)范圍為7.5μπι以上的光透過(guò)率達(dá)到90%，而對(duì)波長(zhǎng)范圍在190-700nm的光反射率很高。第二分光鏡2的材料選用對(duì)可見光透過(guò)率高的材料。分光鏡2的入射面覆有鍍膜層，該鍍膜層對(duì)不同波長(zhǎng)范圍光的透射率參見圖3。因而經(jīng)由第一分光鏡I入射至第二分光鏡2的入射光束中，波長(zhǎng)范圍為190nm — 285nm的日盲紫外光會(huì)被第二分光鏡2反射至日盲紫外波段成像系統(tǒng)5 ;另外波長(zhǎng)范圍為400nm — 700nm的可見光則透過(guò)第二分光鏡2，入射至反射鏡3。在進(jìn)一步實(shí)施例中，第二分光鏡2的材料選用熔融石英等日盲紫外光學(xué)材料，其對(duì)日盲紫外光具有高透率。同時(shí)，在分光鏡2的后表面覆有鍍膜層，該鍍膜層的功能和上述分光鏡2的入射面所覆有的鍍膜層的功能相同，能夠反射波長(zhǎng)范圍為190nm — 285nm的日盲紫外光。在另一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，第二分光鏡2的材料選用熔融石英等日盲紫外光學(xué)材料，其對(duì)日盲紫外光具有高透率。在分光鏡2的入射面或者后表面覆有鍍膜層，該鍍膜層對(duì)波長(zhǎng)范圍為285nm以下的光具有高透過(guò)率，而對(duì)波長(zhǎng)范圍為400nm —700nm的可見光具有高反射率。這樣，就需要將日盲紫外波段成像系統(tǒng)5和可見光波段成像系統(tǒng)6的位置互換，也就是經(jīng)由第一分光鏡I入射至第二分光鏡2的入射光束中，波長(zhǎng)范圍為285nm以上的可見光被反射至可見光波段成像系統(tǒng)6，另外波長(zhǎng)范圍為285nm以下的日盲紫外光澤透過(guò)第二分光鏡，進(jìn)入日盲紫外波段成像系統(tǒng)5。反射鏡3為普通平面鏡，用以反射經(jīng)由第二分光鏡2入射的可見光，使其進(jìn)入可見光波段成像系統(tǒng)6。在進(jìn)一步實(shí)施例中，也可不需要反射鏡3，可見光透過(guò)分光鏡2后直接進(jìn)入可見光波段成像系統(tǒng)6。只是這樣的結(jié)構(gòu)的成像系統(tǒng)的體積大。參見圖1，熱紅外成像系統(tǒng)4包含熱紅外光學(xué)鏡頭41和熱紅外成像器件42。熱紅外光學(xué)鏡頭41的材料可以選用硅、鍺、硫化鋅等熱紅外光學(xué)材料，其對(duì)波長(zhǎng)范圍為
7.5 μ m-14 μ m以內(nèi)的熱紅外光信號(hào)聚焦成像。。該光學(xué)成像系統(tǒng)根據(jù)物體熱輻射能量的大小和物體表面溫度相關(guān)的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行無(wú)接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，從而為工藝生產(chǎn)、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面提供了重要的監(jiān)測(cè)和診斷手段。特別是在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)中，其可以監(jiān)測(cè)到絕緣子發(fā)熱、電線局部老化發(fā)熱等現(xiàn)象，這是近紅外成像所不能做到的。參見圖1,日盲紫外波段成像系統(tǒng)5包括日盲紫外光學(xué)鏡頭51、日盲紫外濾光片52和日盲紫外成像器件53。日盲紫外波段成像系統(tǒng)5只對(duì)波長(zhǎng)范圍為190nm — 285nm的日盲紫外光信號(hào)敏感，像源信號(hào)單一，完全無(wú)背景噪聲，且后續(xù)圖像易于處理。日盲紫外光學(xué)鏡頭的材料選用熔融石英、氟化鈣、氟化鎂等紫外光學(xué)材料，其對(duì)190nm-285nm范圍以內(nèi)的日盲紫外光信號(hào)聚焦成像；考慮到日盲紫外光所存在的環(huán)境中還會(huì)有其它波段的紫外光，因此，采用日盲紫外濾光片52過(guò)濾掉背景中的紫外光，該日盲紫外濾光片透射波段在190nm一285nm的日盲紫外波段中，而完全抑制日盲紫外波段以外的光信號(hào)，該日盲紫外濾光片放置在日盲紫外光學(xué)鏡頭之前或之后；所述日盲紫外成像器件為AlGaN、SiC、日盲型ICXD等對(duì)日盲紫外波段靈敏探測(cè)的成像器件。參見圖1，可見光波段成像系統(tǒng)6包含可見光光學(xué)鏡頭61、可見光濾光片62和可見光成像器件63。可見光 濾光片62可以放置在可見光光學(xué)鏡頭之前或之后。在進(jìn)一步實(shí)施例中，可見光濾光片62可選用多波段濾光片轉(zhuǎn)輪,轉(zhuǎn)輪上設(shè)置多個(gè)濾光片，每個(gè)濾光片的帶通波長(zhǎng)范圍不同。如設(shè)置一個(gè)4波段濾光片轉(zhuǎn)輪，帶通波長(zhǎng)分別為450— 520nm、530—600nm、630—690nm以及760—900nm。使用時(shí)，調(diào)節(jié)該濾光片的轉(zhuǎn)輪即可對(duì)同一場(chǎng)景有多個(gè)光譜段的成像畫面。該濾光片轉(zhuǎn)輪的選用有很好的實(shí)際意義，如針對(duì)農(nóng)作物復(fù)合病害葉部不同顏色圖像的紋理特點(diǎn)，可以識(shí)別診斷病害原因，從而為農(nóng)作物保護(hù)智能化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)或變量噴藥等提供重要的信息。在進(jìn)一步實(shí)施例中，本實(shí)用新型可見光波段成像系統(tǒng)6中的可見光成像器件63可以為微光探測(cè)器。微光探測(cè)器可以突破可見光的限制，為日盲紫外波段成像和熱紅外波段成像提供光線微弱的環(huán)境背景。這使得本實(shí)用新型所述多譜段成像儀在夜晚光線微弱的情況下同樣適用。實(shí)施例2:圖4所示為本實(shí)用新型另一種日盲紫外、熱紅外以及可見光的多譜段成像系統(tǒng)。為了減小系統(tǒng)體積，提高共軸精度，降低產(chǎn)品成本，本實(shí)施例依舊共用同一透鏡組。本實(shí)施例各成像模塊的成像波段分別如下:熱紅外波段:7.5μ — 14μ ;日盲紫外波段:190nm — 285nm ;可見光波段:400nm — 700nm。圖4所示多譜段圖像采集系統(tǒng)主要包含以下器件:第一分光鏡1、第二分光鏡2、熱紅外成像系統(tǒng)4、光學(xué)鏡頭7、日盲紫外波段成像系統(tǒng)5和可見光波段成像系統(tǒng)6。[0045]目標(biāo)光束經(jīng)第一分光鏡I后，一部分經(jīng)透射進(jìn)入熱紅外成像系統(tǒng)4，一部分被反射，熱紅外成像系統(tǒng)4包含熱紅外光學(xué)鏡頭41和熱紅外成像器件42。與實(shí)施例1不同的是，被反射的光首先會(huì)經(jīng)光學(xué)鏡頭7進(jìn)行聚焦，隨后聚焦光束被第二分光鏡2分成兩束,一束被反射至日盲紫外波段成像系統(tǒng)5，并聚焦于日盲紫外成像器件焦平面上。日盲紫外波段成像系統(tǒng)5由日盲紫外濾光片52和日盲紫外成像器件53組成，另一束透射進(jìn)入可見光波段成像系統(tǒng)6，可見光成波段像系統(tǒng)6由可見光濾光片62和可見光成像器件63組成，光束聚焦于可見光成像器件焦平面上。在本實(shí)施例中，因采用了對(duì)日盲紫外和可見光波段均可透射聚焦的光學(xué)鏡頭7，故去掉實(shí)施例1中可見光通道和日盲紫外通道中的光學(xué)鏡頭。相對(duì)于實(shí)施例1而言，采用此結(jié)構(gòu)可以使成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、減小系統(tǒng)體積。并且日盲紫外/可見光雙通道鏡頭目前已有通用商品銷售，易于采購(gòu)，因此可降低整機(jī)制造成本。本實(shí)施例光學(xué)鏡頭7的材料為熔融石英、氟化鈣、氟化鎂等，其對(duì)日盲紫外波段、可見光波段的光具有高透率，對(duì)于高純度的熔融石英如JGSl牌號(hào)的紫外熔融石英，其在日盲紫外和可見光波段的透過(guò)率均可達(dá)到90%以上。本實(shí)施例中其它光學(xué)部件的選取以及最終圖像合成和實(shí)施例1中所描述的一致，此處不再另行描述。應(yīng)當(dāng)理解，以上所介紹的僅為本實(shí)用新型專利的一些較佳實(shí)施例而已，不能以此來(lái)限定本實(shí)用新型專利的權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型專利權(quán)利要求所做的等同變化，仍屬于本實(shí)用新型專利所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括第一分光鏡、第二分光鏡、熱紅外波段成像系統(tǒng)、日盲紫外波段成像系統(tǒng)和可見光波段成像系統(tǒng)，所述熱紅外波段成像系統(tǒng)的成像波段為7.5 μ m—14 μ m、所述日盲紫外波段成像系統(tǒng)的成像波段為190nm — 285nm、所述可見光波段成像系統(tǒng)的成像波段為400nm — 700nm ;所述第一分光鏡與光軸成45°夾角放置，將目標(biāo)光束中含有波長(zhǎng)為7.5 μ m—14 μ m的的熱紅外波段光透射至所述熱紅外波段成像系統(tǒng)，將目標(biāo)光束中含有日盲紫外波段和可見光波段的光信號(hào)的部分反射至所述第二分光鏡中；所述第二分光鏡與第一分光鏡平行，第二分光鏡將所述目標(biāo)光束中余下部分的光束中波長(zhǎng)為400nm — 700nm的可見光透射或反射至可見光波段成像系統(tǒng)，將光束波長(zhǎng)為190nm — 285nm的日盲紫外光反射或透射至日盲紫外波段成像系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述熱紅外波段成像系統(tǒng)由熱紅外光學(xué)鏡頭和熱紅外成像器件組成，所述熱紅外光學(xué)鏡頭透射波長(zhǎng)范圍為7.5μπι—14 μ m的熱紅外波段；所述日盲紫外波段成像系統(tǒng)由日盲紫外光學(xué)鏡頭、日盲紫外濾光片和日盲紫外成像器件組成，所述日盲紫外濾光片透射波長(zhǎng)在190nm — 285nm的日盲紫外波段中，完全抑制日盲紫外波段以外的光信號(hào)，所述日盲紫外成像器件為AlGaN、SiC或日盲型ICCD，用于靈敏探測(cè)日盲紫外波段的光信號(hào)；所述可見光波段成像系統(tǒng)由可見光光學(xué)鏡頭和可見光成像器件組成，其工作波長(zhǎng)為400nm — 700nm的可見光波段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述第一分光鏡選用熱紅外光學(xué)材料，入射面覆有鍍膜層，以反射波長(zhǎng)范圍為700nm以下的光；所述第二分光鏡的入射面或后表面覆有鍍膜層，以反射波長(zhǎng)范圍在190nm — 285nm的日盲紫外光，透過(guò)波長(zhǎng)范圍在400nm—700nm的可見光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述第一分光鏡選用熱紅外光學(xué)材料，入射面覆有鍍膜層；以反射波長(zhǎng)范圍為700nm以下的光；所述第二分光鏡的入射面或后表面覆有鍍膜層，以透射波長(zhǎng)范圍在190nm — 285nm的日盲紫外光，反射波長(zhǎng)范圍在400nm—700nm的可見光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述第一、第二分光鏡之間還設(shè)有用于聚焦的光學(xué)鏡頭，所述光學(xué)鏡頭的材料為熔融石英、氟化鈣或氟化鎂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述第二分光鏡和可見光波段成像系統(tǒng)之間設(shè)有反射鏡，所述反射鏡和所述第一、第二分光鏡相互平行；所述第二分光鏡的透視光經(jīng)所述反射鏡進(jìn)入所述可見光波段成像系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述可見光波段成像系統(tǒng)中，在可見光光學(xué)鏡頭之前或可見光光學(xué)鏡頭和可見光成像器件之間還設(shè)有可見光濾光片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述日盲紫外波段成像系統(tǒng)由日盲紫外濾光片和日盲紫外成像器件組成，可見光波段成像系統(tǒng)由可見光濾光片和可見光成像器件組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述可見光濾光片為多波段濾光片轉(zhuǎn)輪，多波段濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)置多個(gè)濾光片，每個(gè)濾光片的帶通波長(zhǎng)范圍不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的多譜段圖像采集系統(tǒng)，其特征是，所述可見光成像器件為微光成像系統(tǒng)，該微光成像系統(tǒng)中包括成像鏡頭和具有圖像增強(qiáng)功能探測(cè)器。
專利摘要多譜段圖像采集系統(tǒng)，包括第一分光鏡、第二分光鏡、熱紅外波段成像系統(tǒng)、日盲紫外波段成像系統(tǒng)和可見光波段成像系統(tǒng)，所述熱紅外波段成像系統(tǒng)的成像波段為7.5μm—14μm，所述日盲紫外波段成像系統(tǒng)的成像波段為190nm—285nm，所述可見光波段成像系統(tǒng)的成像波段為400nm—700nm；所述第一分光鏡與光軸成45°夾角放置，將目標(biāo)光束中波長(zhǎng)為7.5μm—14μm的光透射至所述熱紅外波段成像系統(tǒng)，將目標(biāo)光束中含有日盲紫外波段和可見光波段的光信號(hào)的部分反射至所述第二分光鏡中；所述第二分光鏡與第一分光鏡平行，第二分光鏡將所述目標(biāo)光束中余下部分的光束中波長(zhǎng)為400nm—700nm的可見光透射或反射至可見光波段成像系統(tǒng)，將光束波長(zhǎng)為190nm—285nm的日盲紫外光反射或透射至日盲紫外波段成像系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01J3/28GK203164522SQ20122053923
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2012年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月20日
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