[实用新型]多光谱光场相机

说明书

技术领域

本实用新型涉及光谱成像技术领域，特别是一种多光谱光场相机。

背景技术

多光谱成像技术从20世纪70年代初开始发展，并随着对地观测、空间探测、军事、民事的需求而发展。自美国加州理工学院喷气推进实验室提出成像光谱仪的概念之后，当代多光谱遥感技术得到了迅速的发展。2000年，张淳民、相里斌和赵葆常等提出了时空混合调制偏振干涉成像光谱技术，提出了基于Savart偏光镜的稳态偏振干涉成像光谱仪和稳态大视场偏振干涉成像光谱仪相关技术，并进行了理论研究，以及实验装置到样机的研制工作，除了能获知目标的二维空间信息、一维光谱信息外，还能获得目标的偏振信息。

Gershun在1936年提出光场的概念，将其定义为光辐射在空间各个位置向各个方向的传播；20世纪六七十年代，Okoshi、Dudnikov等学者对IP技术进行了不断的改进，微透镜阵列在成像方面的作用也得以凸显；1995年，Berthon在光瞳面放置彩色滤光片，并在焦面上放置微透镜阵列，成功获得了彩色图像；1996年，Marc Levoy、Pat Hanrahan等人引入了四维光场理论；2005年，Ng,Levoy等人提出了光场照相机的一个典型代表—plenoptic照相机；之后，Ren Ng、Marc Levoy等人提出了新的想法，在相机光瞳面直接放置各种光学滤光片，使得一次曝光后，可以同时实现光谱、偏振状态和光强度的调制。

然而现有的多光谱相机多采用分时探测的方法，利用旋转滤光片、调节液晶调制器或声光调制器，在一段时间内顺次采集多个谱段的图像信息，这种方法的缺点是仪器在工作过程中需要外界介入调节内部的运动部件以改变其工作谱段，其延时性导致无法实时探测，也无法对运动目标进行动态视频探测，并且仪器的机械结构复杂，可靠性和稳定性较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够对探测目标进行实时多光谱探测以及多光谱视频探测的多光谱光场相机。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种多光谱光场相机，包括沿光路方向顺次设置的滤光片阵列、成像主透镜、微透镜阵列、组合副透镜、探测器和信号处理系统，其中组合副透镜包括沿光路方向顺次设置的第一透镜和第二透镜，组合副透镜将微透镜阵列的后焦面二次转移到探测器的靶面上；所述滤光片阵列位于成像主透镜的孔径光阑处，微透镜阵列位于成像主透镜的像面上，微透镜阵列的后焦面与第一透镜的前焦面重合，探测器位于第二透镜的后焦面上，信号处理系统与探测器相连；所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高。所述滤光片阵列1由M×N片共平面的不同波段的滤光片构成，所有滤光片的尺寸均相同，M、N均为正整数。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

（1）可获取全视野范围内每一像素的多光谱信息；

（2）可同时获取多个波段的光谱图像，实现动态多光谱成像；

（3）内部无运动部件，系统结构稳固。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1是本实用新型多光谱光场相机的光路结构示意图。

图2是本实用新型多光谱光场相机的光谱提取示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。

结合图1，本实用新型多光谱光场相机，包括沿光路方向顺次设置的滤光片阵列1、成像主透镜2、微透镜阵列3、组合副透镜4、探测器5和信号处理系统6，其中组合副透镜4包括沿光路方向顺次设置的第一透镜41和第二透镜42，组合副透镜4将微透镜阵列3的后焦面二次转移到探测器5的靶面上；所述滤光片阵列1位于成像主透镜2的孔径光阑处，微透镜阵列3位于成像主透镜2的像面上，微透镜阵列3的后焦面与第一透镜41的前焦面重合，探测器5位于第二透镜42的后焦面上，信号处理系统6与探测器5相连；所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高。

本实用新型多光谱光场相机，所述滤光片阵列1由M×N片共平面的不同波段的滤光片构成，所有滤光片的尺寸均相同，M、N均为正整数。

本实用新型多光谱光场相机的成像方法，包括以下步骤：

步骤一：来自目标各点的入射光经滤光片阵列1，形成携带不同波段信息的光束并穿过成像主透镜2，在成像主透镜2像面处的微透镜阵列3上成像，形成携带不同波段信息的像点，各个像点在微透镜阵列3后焦面的空间上分开；