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一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置
| 专利名称： | 一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置 |
| 摘要： | 本发明公开了一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，该发明基于光学滤波技术和孔径分割技术，将面阵滤光片、面阵透镜和面阵探测器相结合，采用可见多光谱成像通道与太赫兹多光谱成像通道共孔径设计，结合具有扫描功能的反射镜、物距可调的卡塞格林望远镜和通道可配置的滤光片包，实现不同距离目标的多光谱复合探测成像，适用于深空探测、航空遥感等领域。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 上海;31 |
| 申请人： | 中国科学院上海技术物理研究所 |
| 发明人： | 杨秋杰;何志平;舒嵘 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-03-29T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-06-28T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910246080.1 |
| 公开号： | CN109946263A |
| 代理机构： | 上海沪慧律师事务所 |
| 代理人： | 郭英 |
| 分类号： | G01N21/3581(2014.01);G;G01;G01N;G01N21 |
| 申请人地址： | 200083 上海市虹口区玉田路500号 |
| 主权项： | 1.一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，包括扫描平面反射镜(1)、抛物面反射镜(3)、球面反射镜(4)、分色片(6)、可见面阵滤光片(7)、可见面阵透镜(8)、可见面阵探测器(9)，太赫兹面阵滤光片(11)、太赫兹面阵透镜(12)、太赫兹面阵探测器(13)，其特征在于： 所述的成像装置的构成依据光路传输先后顺序依次为扫描平面反射镜(1)、抛物面反射镜(3)、球面反射镜(4)、分色片(6)、可见面阵滤光片(7)、可见面阵透镜(8)、可见面阵探测器(9)，太赫兹面阵滤光片(11)、太赫兹面阵透镜(12)、太赫兹面阵探测器(13)；所述面阵可见面阵探测器(9)依次连接有可见探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(15)，所述太赫兹面阵探测器(13)依次连接有太赫兹探测器控制处理系统(14)和控制采集处理计算机(15)，所述扫描平面反射镜(1)依次连接有扫描转动机构(2)和控制采集处理计算机(15)； 所述球面反射镜(4)位于滑轨(5)内并受控制采集处理计算机(15)精确控制其移动步长，与抛物面反射镜(3)共同构成物距可调的卡塞格林望远镜(16)； 所述可见面阵滤光片(7)、可见面阵透镜(8)、可见面阵探测器(9)、可见探测器控制处理系统(10)，构成可见探测通道(17)；所述太赫兹面阵滤光片(11)、太赫兹面阵透镜(12)、太赫兹面阵探测器(13)、太赫兹探测器控制处理系统(14)，构成太赫兹探测通道(18)；所述扫描平面反射镜(1)、卡塞格林望远镜(16)、分色片(6)、可见探测通道(17)、太赫兹探测通道(18)，组成光谱可配置的可见与太赫兹复合探测成像装置的光学系统； 所述扫描转动机构(2)，可见探测器控制处理系统(10)、太赫兹探测器控制处理系统(14)和控制采集处理计算机(15)构成光谱可配置的可见与太赫兹复合探测成像装置的控制处理系统； 对无穷远目标成像时，通过控制采集处理计算机(15)改变球面反射镜(4)在滑轨(5)上的位置，使抛物面反射镜(3)与球面反射镜(4)之间的距离d满足 d＝f1'-f′2 其中f1'、f′2分别表示抛物面反射镜(3)、球面反射镜(4)的焦距； 此时，无穷远目标辐射的可见—太赫兹波经扫描平面反射镜(1)的反射，进入卡塞格林望远镜(16)，经抛物面反射镜(3)与球面反射镜(4)的反射，平行入射分色片(6)并被其分成两路：其中一路为0.38-0.77μm的可见反射波，经可见面阵滤光片(7)的滤波和可见面阵透镜(8)的会聚，被可见面阵探测器(9)接收，经过可见探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(15)的处理，形成目标的可见光谱图像；另一路为大于15μm的太赫兹透射波，经太赫兹面阵滤光片(11)的滤波和太赫兹面阵透镜(12)的会聚被太赫兹面阵探测器(13)接收,经过太赫兹探测器控制处理系统(14)和控制采集处理计算机(15)的处理，形成目标的太赫兹光谱图像；通过控制采集处理计算机(15)控制扫描转动机构(2)驱动扫描平面反射镜(1)实现目标的扫描成像； 对物距为l的目标(19)进行成像时，通过控制采集处理计算机(12)改变球面反射镜(4)在滑轨(5)上的位置，使抛物面反射镜(3)与球面反射镜(4)之间的距离d满足 其中，f1'、f′2分别表示抛物面反射镜(3)、球面反射镜(4)的焦距，l表示物距，a表示目标(19)发出的主光线到描平面反射镜(1)的距离，b表示目标(19)发出的主光线从描平面反射镜(1)到抛物面反射镜(3)的距离； 此时，物距为l的目标(19)辐射的可见—太赫兹波经扫描平面反射镜(1)的反射，进入卡塞格林望远镜(16)，经抛物面反射镜(3)与球面反射镜(4)的反射，平行入射分色片(6)并被其分成两路：其中一路为0.38-0.77μm的可见反射波，经可见面阵滤光片(7)的滤波和可见面阵透镜(8)的会聚，被可见面阵探测器(9)接收,经过可见探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(15)的处理，形成目标(19)的可见光谱图像；另一路为大于15μm的太赫兹透射波，经太赫兹面阵滤光片(11)的滤波和太赫兹面阵透镜(12)的会聚，被太赫兹面阵探测器(13)接收,经过太赫兹探测器控制处理系统(14)和控制采集处理计算机(15)的处理，形成目标(19)的太赫兹光谱图像；通过控制采集处理计算机(15)控制扫描转动机构(2)驱动扫描平面反射镜(1)实现目标(19)的扫描成像。 2.根据权利1所述的一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，其特征在于，所述可见面阵滤光片(7)为一个滤光片包，包含40种不同中心波长且边长均为a正方形滤光片，滤光片的波长满足， λi＝0.38+0.01*(i-1)(μm),i＝1,2,3,…,40 其中，i表示滤光片的编号，λi表示第i个滤光片的中心波长，每次可根据需要配置9种滤光片，构成3*3的面阵滤光片；所述可见面阵透镜(8)，由9个边长为a、焦距为f1的正方形透镜，按照3*3排布胶合而成；所述可见面阵探测器(9)位于可见面阵透镜(8)的焦面，由9个m*m的小规模可见面阵探测器组成，相邻小规模可见面阵探测器的间距满足 d1＝a-mX 其中，d1表示小规模可见面阵探测器的间距，m表示构成可见面阵探测器(9)的小规模可见面阵探测器的行数或列数，X表示组成小规模可见面阵探测器的单元探测器的像元尺寸。 3.根据权利1所述的一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，其特征在于，所述太赫兹面阵滤光片(11)为一个滤光片包，包含72种不同中心波长且边长均为a正方形滤光片，滤光片的波长满足； λj＝16+2(j-1)(μm),j＝1,2,3,…,70,71,72 其中，j表示滤光片的编号，λj表示第j个滤光片的中心波长，每次可根据需要配置9种滤光片，构成3*3的面阵滤光片；所述太赫兹面阵透镜(12)，由9个边长为a、焦距为f2的正方形硅镜，按照3*3排布胶合而成；所述太赫兹面阵探测器(13)为位于太赫兹面阵透镜(12)的焦面，是9个太赫兹单元探测器按照3*3排列而成，相邻太赫兹单元探测器的间距满足 d2＝a-Y 其中，d2表示太赫兹单元探测器的间距，Y表示太赫兹单元探测器的像元尺寸。 4.根据权利1所述的一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，其特征在于，所述可见面阵透镜(8)、太赫兹面阵透镜(12)的焦距f1、f2需满足： 其中f1、f2分别表示可见面阵透镜(8)、太赫兹面阵透镜(12)的焦距，m表示构成可见面阵探测器(9)的小规模可见面阵探测器的行数或列数，X表示组成小规模可见面阵探测器的单元探测器的像元尺寸，Y表示太赫兹单元探测器的像元尺寸。 5.根据权利1所述的一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，其特征在于，系统的视场角α满足： 其中，M表示卡塞格林望远镜(16)的垂轴放大倍率，f2表示太赫兹面阵透镜(12)的焦距，Y表示太赫兹单元探测器的像元尺寸。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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