低照度多波段光譜成像儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)夜間低照度景物進(jìn)行多波段光譜成像并進(jìn)行觀測(cè)以及后期處理的低照度多波段光譜成像儀。
【背景技術(shù)】
[0002]夜間低照度成像具有在低亮度下成像的優(yōu)點(diǎn)，在地震救援、反恐偵察等領(lǐng)域有廣泛運(yùn)用，紅外夜視儀是最典型的夜間成像技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。
[0003]紅外夜視儀采用紅外探測(cè)技術(shù)，通過探測(cè)目標(biāo)發(fā)射的紅外輻射而進(jìn)行工作。探頭收集視場(chǎng)范圍內(nèi)的紅外輻射，通過光學(xué)系統(tǒng)聚集到紅外探測(cè)器上，根據(jù)目標(biāo)和背景的溫度差異給出聲音報(bào)警信號(hào)和偽彩特征圖像，適應(yīng)各種惡劣救援環(huán)境，在事故現(xiàn)場(chǎng)的廢墟和黑暗環(huán)境中發(fā)揮搜索作用。
[0004]但紅外成像只顯示單色圖像，顯示細(xì)節(jié)能力弱，讓人難以察覺，而且紅外成像技術(shù)過于依賴熱量、溫度，在某些情況下會(huì)導(dǎo)致所探測(cè)到的圖像不真實(shí)，結(jié)果不理想，從而造成目標(biāo)誤判，產(chǎn)生事故。
[0005]使用多波段的多光譜成像，則可以通過分光系統(tǒng)獲取不同波段的光譜圖像，將這些光譜圖像進(jìn)行融合，則可以以偽彩色的形式表現(xiàn)出物體的信息。
[0006]這種多波段的多光譜圖像經(jīng)過后期處理顯示偽彩色圖像，效果如同白天拍攝，細(xì)節(jié)顯示能力強(qiáng)，場(chǎng)景還原能力強(qiáng)，便于分辨物體，產(chǎn)生誤判的幾率大大降低，并且對(duì)于觀察者的舒適度明顯好于紅外成像。
[0007]因此，研制一種低照度多波段光譜成像儀，這種低照度多波段光譜成像儀是通過光學(xué)成像系統(tǒng)將景物發(fā)出的光會(huì)聚到圖像傳感器上，利用兩個(gè)角度為45°的鍍有二向色分光膜的平行四邊形組成的L型棱鏡組分色系統(tǒng)將含有多波段的入射光分割為四個(gè)光譜波段，分別在各自對(duì)應(yīng)的圖像傳感器上形成清晰的圖像。相機(jī)中的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)讀取圖像傳感器上獲得的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)需要保存至存儲(chǔ)介質(zhì)，根據(jù)指令上傳數(shù)據(jù)至上位機(jī)進(jìn)一步處理或顯示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提供一種低照度多波段光譜成像儀，采用該成像儀能完成對(duì)夜間圖像的偽彩色成像。
[0009]按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種低照度多波段光譜成像儀，其特征是:包括L型分色棱鏡組及配合所述L型分色棱鏡組使用的透鏡，所述透鏡的光軸垂直于L型分色棱鏡組的入射面，所述L型分色棱鏡組的直角折彎處設(shè)置有透近紅外及紅色膜，L型分色棱鏡組水平直角邊的端部設(shè)置有透近紅外及反紅色膜，L型分色棱鏡組豎直直角邊的端部設(shè)置有透綠色反藍(lán)色膜，所述透近紅外及紅色膜、透近紅外及反紅色膜、透綠色反藍(lán)色膜三者相互平行；所述透綠色反藍(lán)色膜、透紅外及反紅色膜兩者的反射面處及透射面處分別設(shè)置低照度成像器件。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述L型分色棱鏡組包括平行四邊形狀的第一棱鏡及第二棱鏡、第一直角補(bǔ)償棱鏡與第二直角補(bǔ)償棱鏡，所述透近紅外及紅色膜鍍?cè)O(shè)于第一棱鏡、第二棱鏡相互配合的面上，且第一棱鏡與第二棱鏡相互配合的面的頂角為45°，透近紅外及反紅色膜鍍?cè)O(shè)于第一棱鏡外端面上，透綠色反藍(lán)色膜鍍?cè)O(shè)于第二棱鏡外端面上，所述第一直角補(bǔ)償棱鏡的斜面與第一棱鏡的外部端面相配合，第二直角補(bǔ)償棱鏡的斜面與第二棱鏡的外部端面相配合。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述低照度成像器件為低照度圖像傳感器。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:與傳統(tǒng)方法中使用紅外夜視儀相比，通過這種分色棱鏡組的裝置，可以將入射光分為紅、綠、藍(lán)、近紅外四個(gè)不同波段出射，簡(jiǎn)單有效的分出四個(gè)波段，且裝置簡(jiǎn)單，易操作。由于只用了一個(gè)透鏡，可以減小總系統(tǒng)的體積。由于圖像傳感器采用的是低照度成像器件，因此只需接收到微弱的信號(hào)即可成像，即可以在夜間使用。并且，由于使用分色棱鏡租分出了四個(gè)波段，可以疊加融合從而得到夜間偽彩色成像。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0015]圖1中，包括透鏡1，低照度成像器件3、4、5、6，L型分色棱鏡組2，透近紅外及紅色膜7，透近紅外及反紅色膜8，透綠色反藍(lán)色膜9，第一直角補(bǔ)償棱鏡10，第二直角補(bǔ)償棱鏡11，第一棱鏡12，第二棱鏡13等。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型是一種低照度多波段光譜成像儀，包括L型分色棱鏡組2及配合所述L型分色棱鏡組2使用的透鏡I，所述透鏡I的光軸垂直于L型分色棱鏡組2的入射面，所述L型分色棱鏡組2的直角折彎處設(shè)置有透近紅外及紅色膜7，L型分色棱鏡組2水平直角邊的端部設(shè)置有透近紅外及反紅色膜3，L型分色棱鏡組2豎直直角邊的端部設(shè)置有透綠色反藍(lán)色膜9，所述透近紅外及紅色膜7、透近紅外及反紅色膜8、透綠色反藍(lán)色膜9三者相互平行；所述透綠色反藍(lán)色膜9、透紅外及反紅色膜8兩者的反射面處及透射面處分別設(shè)置低照度成像器件3、4、5、6。
[0017]所述L型分色棱鏡組2包括平行四邊形狀的第一棱鏡12及第二棱鏡13、第一直角補(bǔ)償棱鏡10與第二直角補(bǔ)償棱鏡11，所述透近紅外及紅色膜7鍍?cè)O(shè)于第一棱鏡12、第二棱鏡13相互配合的面上，且第一棱鏡12與第二棱鏡13相互配合的面的頂角為45°，透近紅外及反紅色膜8鍍?cè)O(shè)于第一棱鏡12外端面上，透綠色反藍(lán)色膜9鍍?cè)O(shè)于第二棱鏡13外端面上，所述第一直角補(bǔ)償棱鏡10的斜面與第一棱鏡12的外部端面相配合，第二直角補(bǔ)償棱鏡11的斜面與第二棱鏡13的外部端面相配合。
[0018]所述低照度成像器件3、4、5、6為低照度圖像傳感器，在實(shí)踐中，低照度成像器件3、4、5、6 可以選用 EMCCD。
[0019]本實(shí)用新型的工作過程如下:EMCCD是一種能對(duì)微弱能量信號(hào)進(jìn)行快速成像的CCD，即將雪崩效應(yīng)引入微弱光技術(shù)中，可控電荷雪崩凝視成像，在固體成像器件中嵌入可控的全固態(tài)電荷雪崩寄存器，使信號(hào)電荷在讀出過程中通過碰撞電離得到增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)超高靈敏度成像探測(cè)。通過EMCCD，可以實(shí)現(xiàn)夜間微弱光信號(hào)成像，且由于信號(hào)弱，噪聲小，暗電流低。
[0020]光經(jīng)過透鏡入射到L型分色棱鏡系統(tǒng)中，經(jīng)過平行四邊形第一個(gè)表面的透近紅外及紅色膜7，近紅外與紅色被透過繼續(xù)向前入射，而藍(lán)、綠色被反射到第二個(gè)表面，經(jīng)過這個(gè)表面的透綠色反藍(lán)色膜9后，綠色光透過，藍(lán)色光被反射，成像到各自的低照度成像器件上去(比如使用EMCXD)，而透過第一個(gè)表面近紅外及紅色繼續(xù)入射到第三個(gè)表面，經(jīng)過這個(gè)表面的透近紅外反紅色膜8，近紅外被透過，而紅色被反射，從而近紅外與紅色各自入射到低照度成像器件(比如使用EM(XD)里面去。從而紅、綠、藍(lán)、近紅外各自成像，將紅綠藍(lán)三個(gè)波段的光譜圖像疊加即可實(shí)現(xiàn)偽彩色圖像輸出，并將近紅外加以融合疊加，從而實(shí)現(xiàn)夜間偽彩色成像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低照度多波段光譜成像儀，其特征是:包括L型分色棱鏡組(2)及配合所述L型分色棱鏡組(2 )使用的透鏡(I)，所述透鏡(I)的光軸垂直于L型分色棱鏡組(2 )的入射面，所述L型分色棱鏡組(2)的直角折彎處設(shè)置有透近紅外及紅色膜(7)，L型分色棱鏡組(2)水平直角邊的端部設(shè)置有透近紅外及反紅色膜(3)，L型分色棱鏡組(2)豎直直角邊的端部設(shè)置有透綠色反藍(lán)色膜(9 )，所述透近紅外及紅色膜(7 )、透近紅外及反紅色膜(8 )、透綠色反藍(lán)色膜(9)三者相互平行；所述透綠色反藍(lán)色膜(9)、透紅外及反紅色膜(8)兩者的反射面處及透射面處分別設(shè)置低照度成像器件(3、4、5、6 )。
2.按照權(quán)利要求1所述的低照度多波段光譜成像儀，其特征是:所述L型分色棱鏡組(2)包括平行四邊形狀的第一棱鏡(12)及第二棱鏡(13)、第一直角補(bǔ)償棱鏡(10)與第二直角補(bǔ)償棱鏡(11 )，所述透近紅外及紅色膜(7)鍍?cè)O(shè)于第一棱鏡(12)、第二棱鏡(13)相互配合的面上，且第一棱鏡(12)與第二棱鏡(13)相互配合的面的頂角為45°，透近紅外及反紅色膜(8 )鍍?cè)O(shè)于第一棱鏡(12)外端面上，透綠色反藍(lán)色膜(9 )鍍?cè)O(shè)于第二棱鏡(13 )外端面上，所述第一直角補(bǔ)償棱鏡(10)的斜面與第一棱鏡(12)的外部端面相配合，第二直角補(bǔ)償棱鏡(11)的斜面與第二棱鏡(13)的外部端面相配合。
3.按照權(quán)利要求1所述的低照度多波段光譜成像儀，其特征是:所述低照度成像器件(3、4、5、6)為低照度圖像傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)夜間低照度景物進(jìn)行多波段光譜成像并進(jìn)行觀測(cè)以及后期處理的低照度多波段光譜成像儀，包括L型分色棱鏡組及配合所述L型分色棱鏡組使用的透鏡，所述透鏡的光軸垂直于L型分色棱鏡組的入射面，所述L型分色棱鏡組的直角折彎處設(shè)置有透近紅外及紅色膜，L型分色棱鏡組水平直角邊的端部設(shè)置有透近紅外及反紅色膜，L型分色棱鏡組豎直直角邊的端部設(shè)置有透綠色反藍(lán)色膜，所述透近紅外及紅色膜、透近紅外及反紅色膜、透綠色反藍(lán)色膜三者相互平行；所述透綠色反藍(lán)色膜、透紅外及反紅色膜兩者的反射面處及透射面處分別設(shè)置低照度成像器件。采用該成像儀能完成對(duì)夜間圖像的偽彩色成像。
【IPC分類】G01J3-28, G01J3-02
【公開號(hào)】CN204479182
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520162398
【發(fā)明人】金正 , 何潔, 方東, 張鼎
【申請(qǐng)人】無錫市星迪儀器有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日