一种中波红外高光谱光学成像系统的制作方法

本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种中波红外高光谱光学成像系统。

背景技术：

高光谱光学系统在森林防火、农田水利、卫星的搜索和探测等方面应用广泛，同时因其独特的作用也被开发利用到军事领域，辅助各类搜索设备用于对疑似具有威胁的目标进行侦查和探测。

目前，高光谱光学系统在可见光波段中的近红外、远红外中均有相应的光谱相机或光谱仪，但是在中波红外波段没有相应的成像系统。

传统的高光谱相机常用的分光手段是光栅与扫描机构结合，扫描机构增加了整个系统的体积，导致携带不方便，且现有的高光谱相机的可视距离仅在1公里范围内。

技术实现要素：

本发明提供一种中波红外高光谱光学成像系统，其目的是提高可视距离，缩小视场角，增大放大倍率，提高分辨率，从而获得质量更加的图像，提高光谱探测识别能力

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种中波红外高光谱光学成像系统，其改进之处在于，包括：

依次于同轴心设置的前置变焦物镜、视场光阑、准直透镜、声光调制器件和会聚透镜；

所述前置变焦物镜用于将变焦后的外部光线会聚到所述视场光阑上；

所述视场光阑用于通过光阑孔将会聚到视场光阑上光线进行发散；

所述准直透镜用于将经视场光阑发散后的光进行准直调制，获得准直平行出射光；

所述声光调制器件用于将所述准直平行出射光进行光谱分光处理，获得光谱平行光线；

所述会聚透镜用于将所述光谱平行光线进行会聚，获得光谱立方图。

优选的，所述外部光线的波长在3-5微米的中波红外频段内。

优选的，所述声光调制器件为凝视型分光器件。

优选的，所述系统还包括红外探测器、电路控制板和计算机处理单元；

所述红外探测器用于将所述光谱立方图转变为电信号，并将所述电信号输入至所述电路控制板；

所述电路控制板用于对所述电信号进行光谱降维处理和压缩处理，并将压缩后的电信号传输至所述计算机处理单元；

所述计算机处理单元用于对所述压缩处理后的电信号进行解压处理和光谱分析处理。

优选的，所述前置变焦物镜的焦距为50mm～150mm，光圈f值为3.5。

本发明的有益效果：

本发明提供的技术方案，一种中波红外高光谱光学成像系统包括：依次于同轴心设置的前置变焦物镜、视场光阑、准直透镜、声光调制器件和会聚透镜。基于本发明提供的技术方案，可以实现中波红外高光谱的光学成像，采用前置变焦物镜，使得成像系统的可视距离达到5公里，缩小成像系统的视场角，使系统的放大倍率达到3倍，进而提高分辨率，从而获得质量更好的图像，提高光谱的探测识别能力；同时，本技术方案中分光器件选用声光调制器件，大大减小了系统的体积，便于携带，且成像方式为凝视成像，提高探测精度和抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明一种中波红外高光谱光学成像系统结构示意图；

其中，1-前置变焦物镜、2-视场光阑、3-准直透镜、4-声光调制器件、5-会聚透镜、6-红外探测器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种中波红外高光谱光学成像系统，如图1所示，包括：

依次于同轴心设置的前置变焦物镜、视场光阑、准直透镜、声光调制器件和会聚透镜；

所述前置变焦物镜用于将变焦后的外部光线会聚到所述视场光阑上；

例如：所述前置变焦物镜的变焦方式既可以是机械补偿式，也可以是光学补偿式，所述前置变焦物镜采用间断的两档变焦光学的成像方式，即驱动电机控制前置变焦系统中的变焦组和补偿组沿着光轴方向移动，移动的初始位置和结束位置即是变焦的两个档位，从而实现两种放大倍率的变焦成像。

所述视场光阑用于通过光阑孔将会聚到视场光阑上光线进行发散；

所述准直透镜用于将经视场光阑发散后的光进行准直调制，获得准直平行出射光；

所述声光调制器件用于将所述准直平行出射光进行光谱分光处理，获得光谱平行光线；

所述会聚透镜用于将所述光谱平行光线进行会聚，获得光谱立方图。

所述外部光线的波长在3-5微米的中波红外频段内。

所述声光调制器件为凝视型分光器件。

所述系统还包括红外探测器、电路控制板和计算机处理单元；

所述红外探测器用于将所述光谱立方图转变为电信号，并将所述电信号输入至所述电路控制板；

所述电路控制板用于对所述电信号进行光谱降维处理和压缩处理，并将压缩后的电信号传输至所述计算机处理单元；

所述计算机处理单元用于对所述压缩处理后的电信号进行解压处理和光谱分析处理。

例如，所述光谱降维处理为将光谱会聚成像中的大量光谱信息进行分类和选择，剔除光谱特征不明显的波段，降低信号数据的容量，便于后续的压缩处理、传输处理、解压处理和光谱分析处理。

所述前置变焦物镜的焦距为50mm～150mm，光圈f值为3.5。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。