一种滤光轮及光谱偏振成像探测相机

本技术涉及成像探测领域，具体而言，涉及一种滤光轮及光谱偏振成像探测相机。

背景技术：

1、转轮式成像系统采用时序工作方式切换光学元件获取同一场景目标不同光谱波段和偏振角度下的图像，相比之下，具有结构简单、易实现、成本低、可定制化和多维信息获取更丰富等优点，在静、动态成像应用优势极为突出。

2、在转轮式成像系统中，为了使特定光谱段的光线进行选择性成像，通常在光学检测系统中设置滤光轮结构，通过转动滤光轮来切换成像的光学镜片，从而在各谱段分别成像时，对进入系统中的光线进行过滤，可实现多谱段的成像。

3、在现有技术中提出的一种多通道光谱偏振相机，包含两个同轴心的滤光轮和摄像头，两个滤光轮在电机驱动下绕垂直于安装面的轴线旋转，滤光轮上的每个滤光通道均能在滤光轮旋转若干角度后与摄像头对应(同轴心)，进而实现了多通道间光谱与偏振信息的任意搭配，但是由于采用双滤光轮而存在结构复杂、系统体积大等不足。与此同时，现有技术还提出了一种应用于多通道光谱偏振成像系统中的各安装光学通道(滤光通道)角度可调谐滤光轮，但采用的是传统机械式的手调运动部件，难以满足光电探测成像系统的高精度与自动化发展需求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，且提供了一种自动化调节光学通道角度的滤光轮，以及光谱偏振成像探测相机。

2、本实用新型提供的一种滤光轮，其技术方案如下：

3、一种滤光轮，包括轮本体，所述轮本体上呈环绕式分布设有若干个滤光组件，所述轮本体上设有若干个用于安装所述滤光组件的安装孔，所述若干个滤光组件均与所述安装孔转动连接，所述轮本体内部设有用于向所述若干个滤光组件传递驱动信号的驱动器，每个所述滤光组件上均设有驱动旋转单元，每个所述驱动旋转单元均与所述驱动器电连接，所述驱动旋转单元用于接收所述驱动信号并根据所述驱动信号驱动所述滤光组件转动。

4、采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型申请所提供的技术方案至少可以带来的有益效果有：通过设置驱动器和驱动旋转单元组合，利用信号的传播，实现了滤光轮上滤光组件的自动化驱动，克服了传统机械式的手调运动部件的不利后果。

5、作为优选，所述若干个滤光组件均通过轴承实现与所述安装孔转动连接；这样能够充分利用轴承的旋转特性以及内壁与外壁之间摩擦因素小的特性，实现滤光组件与安装孔转动连接。

6、所述滤光组件包括转子和滤光元件，所述转子与所述轴承连接，所述滤光元件与所述转子连接，所述驱动旋转单元设置在所述转子上；这样，驱动旋转单元在接收到驱动信号时，就能带动与之相连的转子转动，而转子又同时带动轴承内壁和滤光元件转动，进而实现了滤光组件与安装孔的转动连接。

7、作为优选，所述滤光元件为滤波片和/或偏振片；这样可以获取偏振光和过滤光波。

8、作为优选，所述驱动器包括设有输入接口和输出接口的电路板和设置在所述电路板上的若干个驱动单元，所述驱动单元的数量与所述驱动旋转单元的数量相同，所述驱动单元与所述驱动旋转单元按一对一的方式电连接，所述驱动信号由所述驱动单元释放至相应所述驱动旋转单元处，每个所述驱动单元均与所述输入接口和所述输出接口电连接，且任意两个所述驱动单元的连接方式均为并联；电路板安装在滤光轮内部，驱动单元则安装在电路板上，形成了一个电驱动的网络，有利于实现驱动单元对于滤光组件的驱动。

9、作为优选，所述驱动单元包括设置在所述电路板上，沿所述转子周向呈环绕式分布的若干个线圈，，所述驱动旋转单元包括呈环绕式分布设置在所述转子上的若干个永磁铁，所述若干个线圈环绕分布在相应的所述转子周围，所述若干个线圈均与所述输入接口和所述输出接口电连接，任意两个所述线圈的连接方式为并联；所述输入接口输入周期性直流电驱动信号和脉冲式停转电信号；这样不仅实现了利用电磁驱动方式驱动滤光组件转动，而且不同的滤光组件之间的转动也互不影响，与此同时，通过输入信号还实现了对滤光组件的转动与停止转动的控制。

10、作为优选，所述驱动单元包括呈环绕式分布的若干个压电驱动件，相应的所述驱动旋转单元包括黏贴在所述转子上并与所述转子同轴设置的摩擦层，所述若干个压电驱动件环绕分布在相应的所述转子周围，所述若干个压电驱动件均与所述输入接口和所述输出接口电连接，任意两个所述压电驱动件的连接方式为并联；这样不仅实现了利用压电驱动方式驱动滤光组件转动，而且不同的滤光组件之间的转动也互不影响

11、作为优选，所述输入接口包括第一输入接口和第二输入接口，所述压电驱动件包括分别设置在所述电路板上表面和下表面上的第一压电驱动件和第二压电驱动件，所述第一压电驱动件包括接地焊锡g11、焊锡s1、接地焊锡g12、焊锡c1和三个第一压电材料z1；所述第二压电驱动件包括接地焊锡g21、焊锡s2、接地焊锡g22、焊锡c2和三个第二压电材料z2；所述第一输入接口与所述焊锡s1电连接，所述焊锡s1与所述焊锡s2电连接，所述焊锡s2与所述输出接口电连接；所述第二输入接口与所述焊锡c1电连接，所述焊锡c1与所述焊锡c2电连接，所述焊锡c2与所述输出接口电连接；所述接地焊锡g11、所述接地焊锡g12，所述接地焊锡g21和所述接地焊锡g22均接地；所述接地焊锡g11与所述焊锡s1之间、所述焊锡s1与所述接地焊锡g12之间、所述接地焊锡g12与所述焊锡c1之间均插入一个所述第一压电材料z1；所述接地焊锡g21与所述焊锡s2之间、所述焊锡s2与所述接地焊锡g22之间、所述接地焊锡g22与所述焊锡c2之间均插入一个所述第二压电材料z2；所述第一输入接口输入正弦式电驱动信号和脉冲式停转电信号，所述第二输入接口输入余弦式驱动电信号和脉冲式停转电信号，所述正弦式电信号与所述余弦式电信号频率相同；这样有利于实现对滤光组件驱动的控制，而且充分实现了利用压电驱动原理对滤光组件转动的控制。

12、作为优选，本技术方案中的滤光轮还包括驱动电机，所述轮本体连接在所述驱动电机转轴上；这样，滤光轮在电机的驱动下就可以实现自动化自由转动。

13、作为优选，所述轮本体外还设有外壳和盖板，所述外壳形成腔体，所述轮本体固定在所述腔体中，所述腔体通过所述盖板连接封闭，所述外壳上设有与所述滤光组件匹配的第一通孔，所述盖板上设有与所述滤光组件匹配的第二通孔；这样能够在不影响光路的前提下保护滤光轮。

14、本实用新型提供的一种光谱偏振成像探测相机，其技术方案如下；

15、一种光谱偏振成像探测相机，包括由本申请实用新型技术方案中提供的滤光轮。

16、采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型申请所提供的技术方案至少可以带来的有益效果有：通过采用本技术方案的滤光轮作为光谱偏振成像探测相机的滤光物件，不仅克服了现有的结构复杂等问题，而且能实现滤光的自动化调节。

技术特征：

1.一种滤光轮，包括轮本体(20)，所述轮本体(20)上呈环绕式分布设有若干个滤光组件(9)，其特征是：所述轮本体(20)上设有若干个用于安装所述滤光组件(9)的安装孔(201)，所述若干个滤光组件(9)均与所述安装孔(201)转动连接，所述轮本体(20)内部设有用于向所述若干个滤光组件(9)传递驱动信号的驱动器(10)，每个所述滤光组件(9)上均设有驱动旋转单元(91)，每个所述驱动旋转单元(91)均与所述驱动器(10)电连接，所述驱动旋转单元(91)用于接收所述驱动信号并根据所述驱动信号驱动所述滤光组件(9)转动。

2.根据权利要求1所述的滤光轮，其特征是：所述若干个滤光组件(9)均通过轴承(24)实现与所述安装孔(201)转动连接。

3.根据权利要求2所述的滤光轮，其特征是：所述滤光组件(9)包括转子(23)和滤光元件(4)，所述转子(23)与所述轴承(24)连接，所述滤光元件(4)与所述转子(23)连接，所述驱动旋转单元(91)设置在所述转子(23)上。

4.根据权利要求3所述的滤光轮，其特征是：所述滤光元件(4)为滤波片和/或偏振片。

5.根据权利要求4所述的滤光轮，其特征是：所述驱动器(10)包括设有输入接口(226)和输出接口(227)的电路板(22)和设置在所述电路板(22)上的若干个驱动单元(101)，所述驱动单元(101)的数量与所述驱动旋转单元(91)的数量相同，所述驱动单元(101)与所述驱动旋转单元(91)按一对一的方式电连接，所述驱动信号由所述驱动单元(101)释放至相应所述驱动旋转单元(91)处，每个所述驱动单元(101)均与所述输入接口(226)和所述输出接口(227)电连接，且任意两个所述驱动单元(101)的连接方式均为并联。

6.根据权利要求5所述的滤光轮，其特征是：所述驱动单元(101)包括设置在所述电路板(22)上，沿所述转子(23)周向呈环绕式分布的若干个线圈(221)，所述驱动旋转单元(91)包括呈环绕式分布设置在所述转子(23)上的若干个永磁铁(231)，所述若干个线圈(221)均与所述输入接口(226)和所述输出接口(227)电连接，任意两个所述线圈(221)的连接方式为并联，所述输入接口(226)输入周期性直流电驱动信号和脉冲式停转电信号。

7.根据权利要求5所述的滤光轮，其特征是：所述驱动单元(101)包括设置在所述电路板(22)上，沿所述转子(23)周向呈环绕式分布的若干个压电驱动件(225)，所述驱动旋转单元(91)包括黏贴在所述转子(23)上并与所述转子(23)同轴设置的摩擦层(232)，所述若干个压电驱动件(225)均与所述输入接口(226)和所述输出接口(227)电连接，任意两个所述压电驱动件(225)的连接方式为并联。

8.根据权利要求7所述的滤光轮，其特征是：所述输入接口(226)包括第一输入接口(2261)和第二输入接口(2262)，所述压电驱动件(225)包括分别设置在所述电路板(22)上表面和下表面上的第一压电驱动件(2251)和第二压电驱动件(2252)，所述第一压电驱动件(2251)包括接地焊锡g11、焊锡s1、接地焊锡g12、焊锡c1和三个第一压电材料z1；所述第二压电驱动件(2252)包括接地焊锡g21、焊锡s2、接地焊锡g22、焊锡c2和三个第二压电材料z2；所述第一输入接口(2261)与所述焊锡s1电连接，所述焊锡s1与所述焊锡s2电连接，所述焊锡s2与所述输出接口(227)电连接；所述第二输入接口(2262)与所述焊锡c1电连接，所述焊锡c1与所述焊锡c2电连接，所述焊锡c2与所述输出接口(227)电连接；所述接地焊锡g11、所述接地焊锡g12，所述接地焊锡g21和所述接地焊锡g22均接地；所述接地焊锡g11与所述焊锡s1之间、所述焊锡s1与所述接地焊锡g12之间、所述接地焊锡g12与所述焊锡c1之间均插入一个所述第一压电材料z1；所述接地焊锡g21与所述焊锡s2之间、所述焊锡s2与所述接地焊锡g22之间、所述接地焊锡g22与所述焊锡c2之间均插入一个所述第二压电材料z2；所述第一输入接口(2261)输入正弦式电驱动信号和脉冲式停转电信号，所述第二输入接口(2262)输入余弦式驱动电信号和脉冲式停转电信号，所述正弦式电信号与所述余弦式电信号频率相同。

9.根据权利要求6或8所述的滤光轮，其特征是：还包括驱动电机(3)，所述轮本体(20)连接在所述驱动电机(3)转轴上。

10.根据权利要求9所述的滤光轮，其特征是：所述轮本体(20)外还设有外壳(25)和盖板(21)，所述外壳(25)形成腔体，所述轮本体(20)固定在所述腔体中，所述腔体通过所述盖板(21)连接封闭，所述外壳(25)上设有与所述滤光组件(9)匹配的第一通孔，所述盖板(21)上设有与所述滤光组件(9)匹配的第二通孔(211)。

11.一种光谱偏振成像探测相机，其特征是：包括如权利要求1-10任意一项所述的滤光轮(2)。

技术总结
本技术具体公开了一种滤光轮及光谱偏振成像探测相机，滤光轮包括轮本体，轮本体上呈环绕式分布设有若干个滤光组件，轮本体上设有若干个用于安装滤光组件的安装孔，这若干个滤光组件均与安装孔转动连接，轮本体内部设有用于向这若干个滤光组件传递驱动信号的驱动器，每个滤光组件上均设有驱动旋转单元，每个驱动旋转单元均与驱动器电连接，驱动旋转单元用于接收驱动信号并根据驱动信号驱动滤光组件转动；光谱偏振成像探测相机包括了本技术的滤光轮；本技术只用一个滤光轮，结构简单，通过本技术的滤光轮实现了成像滤光自动与精确。

技术研发人员：虞益挺,郝佳,封入琦,周俊焯,纵园,姚鑫玲,曹佳
受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院
技术研发日：20230222
技术公布日：2024/1/13