专利名称：基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小型高灵敏度的光谱成像方法及设备，其是一种基于光波导分光原理的方法及设备。
背景技术：
目前国际上航空航天遥感普遍应用的光谱成像仪大多是基于光栅或棱镜色散性的，随着遥感技术的不断发展，人们对光谱成像仪的光谱分辨率和空间分辨率的要求越来越高，作为下一代产品的干涉型光谱成像仪开始逐渐走向应用。
色散性光谱成像仪由于其原理性的原因，其能量利用率比较低，因此很难实现较高的光谱分辨率和空间分辨率。干涉型光谱成像仪虽原理先进，能量利用率高，可以实现较高的光谱分辨率和空间分辨率，但其能量利用率比较低，因此很难实现较高的光谱分辨率和空间分辨率。目前，各类载体如无人机或卫星都在走向小型化，因此，要求有效载荷，也同样需要进行小型化和轻量化，同时还要满足分辨率的要求。美国NASA为了解决小型化和轻量化的问题，设计了一种基于楔形滤光片工艺的光谱成像仪，它是在一块楔形片上分别镀制不同波长的滤光膜来进行分光的，该仪器结构简单、体积小、重量轻、光谱分辨率适中。但由于我国楔形滤光片镀制加工技术的局限性，无法采用此类技术。
发明内容
本发明解决了背景技术能量利用率、光谱分辨率和空间分辨率均较低，或后处理算法及结构复杂，体积、重量、功耗均较大，或不易实现的技术问题。
本发明的技术解决方案是一种基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法，其特殊之处在于该方法的步骤如下1).由成像镜系统5将目标成像到其后焦面上；2).在成像镜系统5的后焦面上放置光纤阵列3，目标图像经过光纤阵列3端面的不同波长的窄带滤光膜4后，由光纤阵列3的光纤传导至探测器2的靶面上；3).探测器2接受目标在不同谱段上的图像，形成该目标在某一谱段上的单色图像；
4).所形成的单色图像经仪器推扫，产生目标的超光谱图像序列。
一种实现上述基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法的设备，包括成像镜系统5，所述成像镜系统5的后焦平面上设置有光纤阵列3，该光纤阵列3的一端设置于基座1上，另一端的端面上镀制有不同波长的滤光膜4，探测器2设置于光纤阵列3与基座1之间。
上述探测器2可采用光电传感器件。
上述光电传感器件具体可采用电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体CMOS，以采用电荷耦合器件CCD为佳。
上述光纤阵列3可由两个、三个或多个条形的光纤面板6平行排列组成，每个光纤面板6上分别镀制有不同波长的窄带滤光膜4。
上述光纤阵列3可根据光纤面板6上滤光膜4的波长顺序平行排列组成。
本发明具有以下优点1.结构简单，体积小，重量轻。本发明是针对光谱成像仪的小型化和轻量化而设计的，重量可以设计在10Kg以内，体积也非常小，特别适合在无人机或小卫星上搭载，也适用于野外试验用；2.能量利用率比较高，功耗非常低，光谱分辨率和空间分辨率均较高；3.可靠性高；4.本发明所使用的工艺设备均是国内具备的现有设备，易于加工实现，成本较低。
图1为本发明系统结构示意图；图2为本发明光纤阵列与探测器胶合的结构示意图。
具体实施例方式
本发明采用照相系统原理，由照相机的成像镜系统5成像，在焦平面的CCD面即基座1上胶合由光纤面板6构成的光纤阵列3，探测器2设于光纤阵列3与基座1之间，光纤阵列3的另一端面镀制不同波长的滤光膜4，则在探测器2上接受到的就是目标在不同谱段上的图像，经仪器推扫，产生目标的超光谱图像。
本发明是一种基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法，该方法的实现步骤如下
1).由成像镜系统5将目标成像到其后焦面上；2).在成像镜系统5的后焦面上放置光纤阵列3，目标图像经过光纤阵列3端面的不同波长的窄带滤光膜4后，由光纤阵列3的光纤传导至探测器2的靶面上；3).探测器2接受目标在不同谱段上的图像，形成该目标在某一谱段上的单色图像；4).所形成的单色图像经仪器推扫，产生目标的超光谱图像序列。
参见附图1，本发明主要由成像镜系统5、光纤阵列3和探测器2三个部分组成，成像镜系统5将目标成像到后焦面上，后焦面上放置光纤阵列3，光纤阵列3上按一定的宽度分别镀制不同波长的滤光膜4。目标图像经过滤光膜4后，由光纤阵列3的光纤传导至探测器2的靶面上，形成该目标在某一谱段上的单色图像，经过仪器的推扫，就会产生目标的超光谱图像序列。
参见附图2，本发明的光纤阵列3可由两个、三个或多个条形的光纤面板6平行排列组成。每个光纤面板6分别镀制不同波长的窄带滤光膜4，根据滤光膜4的波长顺序排列、胶合成构成光纤阵列3。光纤阵列3上镀制的滤光膜4的带宽及数量可据实际及需求确定。
本发明的探测器2可采用电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体CMOS等光电传感器件。
权利要求
1.一种基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法，其特征在于该方法的步骤如下1).由成像镜系统5将目标成像到其后焦面上；2).在成像镜系统5的后焦面上放置光纤阵列3，目标图像经过光纤阵列3端面的不同波长的窄带滤光膜4后，由光纤阵列3的光纤传导至探测器2的靶面上；3).探测器2接受目标在不同谱段上的图像，形成该目标在某一谱段上的单色图像；4).所形成的单色图像经仪器推扫，产生目标的超光谱图像序列。
2.一种实现权利要求1所述基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法的设备，包括成像镜系统5，其特征在于所述成像镜系统5的后焦平面上设置有光纤阵列3，该光纤阵列3的一端设置于基座1上，另一端的端面上镀制有不同波长的滤光膜4，探测器2设置于光纤阵列3与基座1之间。
3.根据权利要求2所述的基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像设备，其特征在于所述的探测器2为光电传感器件。
4.根据权利要求2或3所述的基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像设备，其特征在于所述的光电传感器件为电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体CMOS。
5.根据权利要求4所述的基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像设备，其特征在于所述的光纤阵列3由两个、三个或多个条形的光纤面板6平行排列组成，每个光纤面板6上分别镀制有不同波长的窄带滤光膜4。
6.根据权利要求5所述的基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像设备，其特征在于所述的光纤阵列3是根据光纤面板6上滤光膜4的波长顺序平行排列组成。
全文摘要
一种基于光波导分光原理的小型高灵敏度光谱成像方法及设备。其方法的实现步骤由成像镜系统将目标成像到后焦面上，在后焦面上放置光纤阵列，目标图像经光纤阵列端面不同波长的窄带滤光膜后，由光纤传导至探测器的靶面上；探测器接受目标在不同谱段上的图像，形成该目标在某一谱段上的单色图像，经仪器推扫，产生目标的超光谱图像序列。实现前述方法的设备，其成像镜系统的后焦平面上设有光纤阵列，光纤阵列的一端设于基座上，另一端的端面上镀有不同波长的滤光膜，探测器设于光纤阵列与基座之间。本发明解决了背景技术能量利用率、光谱分辨率空间分辨率均较低等技术问题，其后处理算法及结构简单，体积、重量、功耗均较小，且易实现。
文档编号G01J3/12GK1635345SQ20031012222
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者相里斌, 袁艳, 黄旻 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所
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