红紫外及可见光的多波段成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种红紫外及可见光的多波段成像系统，包括依次排列的滤光单元、镜头光路单元以及成像单元，所述滤光单元为红外截止滤光镜或红外滤光镜，所述镜头光路单元为普通数码镜头；或者，所述滤光单元为紫外单通滤光镜，所述镜头光路单元为紫外镜头；所述成像单元包括CCD感光元件、能够吸收波长小于370nm光并将紫外光转化为可见光的ZnO紫外荧光变频膜，所述ZnO紫外荧光变频膜镀于所述CCD感光元件上。本实用新型通过一台相机就能够实现紫外线成像、可见光彩色成像和红外线成像功能，不仅节约了成本，提高了现场勘验人员的工作效率，也提高了物证的成像质量。
【专利说明】
红紫外及可见光的多波段成像系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及成像技术，更具体地说，是涉及一种红紫外及可见光的多波段成像系统。
【背景技术】
[0002]在公安机关现场勘验的过程中，现场勘验人员通常使用普通数码相机来记录现场原始状态及有色指印、足迹等痕迹物证。而对于现场较为常见的但肉眼不易发现的生物检材及一些潜在指印等痕迹，如精斑、唾液、汗液、血清痕迹、玻璃上的各种疑难指印包括花玻璃、玻璃镜面、白炽灯泡等客体上的汗液指印，以及玻璃表面上双面重叠的指印、存在严重背景干扰的指印等痕迹物证，往往会使用紫外照相设备来搜索、发现、提取此类痕迹物证。另外，在一些物证检验鉴定工作中，为了显现、固定某些被掩盖、涂抹的字迹，如重要的合同、发票等文件材料，或者需要进一步检验(如:DNA检验、微量物证检验等)的物证等，防止化学方法破坏潜在物证，实践工作中需要做到无损检验，红外照相技术就成为了最为常用且有效的提取方法。综上所述，现场勘验人员为了客观、公正、全面地记录原始现场，提取到更多的痕迹物证，为侦查破案、刑事诉讼提供线索和证据，往往在一起刑事案件的勘验工作中要使用到普通数码相机、紫外相机和红外相机三种完全不同的照相设备，不但给一线的现场勘验人员带来了不便，而且也增加了公安机关经济负担。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种红紫外及可见光的多波段成像系统。
[0004]为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0005]—种红紫外及可见光的多波段成像系统，包括依次排列的滤光单元、镜头光路单元以及成像单元，
[0006]所述滤光单元为红外截止滤光镜或红外滤光镜，所述镜头光路单元为普通数码镜头;或者，所述滤光单元为紫外单通滤光镜，所述镜头光路单元为紫外镜头；
[0007]所述成像单元包括CCD感光元件、能够吸收波长小于370nm光并将紫外光转化为可见光的ZnO紫外荧光变频膜，所述ZnO紫外荧光变频膜镀于所述CCD感光元件上。
[0008]所述成像单元还包括紫外增透膜，所述紫外增透膜镀于所述ZnO紫外荧光变频膜外。
[0009]所述紫外增透膜的折射率位于空气折射率以及玻璃折射率之间。
[0010]所述紫外增透膜的厚度d为:
[0011](1 = λ/4η，其中，η为紫外增透膜的折射率，λ为波长。
[0012]与现有技术相比，采用本实用新型的一种红紫外及可见光的多波段成像系统，通过一台相机就能够实现紫外线成像、可见光彩色成像和红外线成像功能，不仅节约了成本，提高了现场勘验人员的工作效率，也提高了物证的成像质量。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的实施例1的原理示意图；
[0014]图2为图1中的ZnO紫外荧光变频膜的透射谱图；
[0015]图3为图1中的ZnO紫外荧光变频膜前镀紫外增透膜时的原理示意图；
[0016]图4为图3中的ZnO紫外荧光变频膜、紫外增透膜以及CCD感光元件的光路设计原理示意图；
[0017]图5为本实用新型的实施例2的原理不意图；
[0018]图6为本实用新型的实施例3的原理示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
[0020]实施例1
[0021]请参阅图1所示的紫外照相，包括依次排列的滤光单元、镜头光路单元以及成像单元，其中，滤光单元为紫外单通滤光镜11，镜头光路单元为紫外镜头12，成像单元包括CCD感光元件131、能够吸收波长小于370nm光并将紫外光转化为可见光的ZnO紫外荧光变频膜132，ZnO紫外荧光变频膜132镀于C⑶感光元件131上。紫外镜头12为允许紫外光通过的镜头组件，紫外单通滤光镜11为只允许紫外光通过的紫外滤光片。
[0022]由于普通数码相机的感光元件CXD的感光范围为380-1100nm，其对短波紫外(200-280nm)不敏感，制约了传统的数码相机的在法庭科学领域的应用范围和发展前景。为了提高探测器对紫外辐射的敏感性，在CCD感光元件上镀一层对短波紫外线敏感、具有光致荧光特性可以将紫外光转化为可见光的ZnO紫外荧光变频膜132，实现了CCD感光元件增感处理，以此达到记录短波紫外线的目的。ZnO紫外荧光变频膜132具有较高的沉积速率、低的衬底温度和良好的衬底粘附性等优点，并能满足变频膜的基本要求:转化效率必须很高，激发光谱范围要足够强，荧光体发光不受激发波长限制，在发射光谱区应该有较高的传输效率，发射光谱应该与所用探测器的光谱响应相匹配。ZnO紫外荧光变频膜132为在石英玻璃衬底上溅射制备的，其透射谱图如图2所示，可以看出ZnO紫外荧光变频膜132在可见光-近红外范围内有着较高的透射率，平均透射率在85%左右，而在370nm附近有条吸收边，波长小于370nm的紫外光基本上完全被吸收，大于370nm的可见光-近红外光线基本完全通过，这样就不会影响可见光照相及红外照相功能。而被吸收的紫外光在ZnO紫外荧光变频膜132上光致发光产生荧光，通过C⑶感光元件131对荧光的记录实现对紫外线的记录。
[0023]作为进一步的该进，为了提高对紫外线探测的灵敏度，在ZnO紫外荧光变频膜132前增加了一层紫外增透膜133，如图3所示。紫外增透膜133是一种表面光学镀层，它通过减少光的反射而增加透过率。对于玻璃镜头上的紫外增透膜133，其折射率大小介于玻璃和空气折射率之间，当光由空气射向镜头时，使得紫外增透膜133两面的反射光均有半波损失，从而使膜的厚度仅仅只满足两反射光的光程差为半个波长。膜后表面上的反射光比前表面的反射光多经历的光程为膜厚度的两倍。因此膜厚应为光在薄膜介质中波长的1/4，从而使两反射光相互抵消。由此可知，紫外增透膜133的厚度d的计算公式为:
[0024]d = λ/4η，其中，η为膜的折射率，λ为波长；
[0025]例如，针对常见生物痕迹的吸收波段266nm波长利用氟化镁MgF2作为研制紫外增透膜的材料，其折射率为1.38，所以，紫外增透膜133的厚度应为48.188nm。采用真空蒸镀的方法制备氟化镁薄膜。如图4所示为双镀膜CCD感光元件原理图。所述双镀膜CCD感光元件，实现了普通数码相机的CCD对紫外线的增透增感处理，且并不影响红外线、可见光的通过，即不影响CCD的红外成像功能和紫外成像功能。
[0026]实施例2
[0027]本实施例与实施例1的不同之处仅在于:
[0028]滤光单元为红外截止滤光镜21，镜头光路单元为普通数码镜头22，
[0029]普通数码相机的CXD感光元件的感光范围为380-1 10nm，它不仅可感受可见光，还可以感受红外光，涵盖了可见光区和近红外区域。为了使CXD感光元件只感受与人眼相近的光谱范围，将红外截止滤光镜ICF(Infrared Cut Filter)放至普通数码镜头22的前端，红外截止滤光镜21为在拍摄普通数码照片时滤除红外线的干扰，普通数码镜头22由多片镜片组成。
[0030]其余内容均与实施例1中所述相同。
[0031 ]需要说明的是，当滤光单元选择红外截止滤光镜，镜头光路单元选择普通数码镜头时，只允许可见光通过，实现的是可见光照相。而由图2的ZnO镀膜响应曲线可知，镀了膜后CCD仍然可以感应可见光。
[0032]实施例3
[0033]本实施例与实施例2的不同之处仅在于:
[0034]所述滤光单元为红外滤光镜31，其余内容均与实施例2中所述相同。
[0035]需要说明的是，当滤光单元选择红外滤光镜31，镜头光路单元选择普通数码镜头时，只允许红外线通过，实现的是红外照相。而由图2的ZnO镀膜响应曲线可知，镀膜CCD仍然可以感应红外线。
[0036]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种红紫外及可见光的多波段成像系统，包括依次排列的滤光单元、镜头光路单元以及成像单元，其特征在于， 所述滤光单元为红外截止滤光镜或红外滤光镜，所述镜头光路单元为普通数码镜头；或者，所述滤光单元为紫外单通滤光镜，所述镜头光路单元为紫外镜头； 所述成像单元包括CCD感光元件、能够吸收波长小于370nm光并将紫外光转化为可见光的ZnO紫外荧光变频膜，所述ZnO紫外荧光变频膜镀于所述CCD感光元件上。2.根据权利要求1所述的多波段成像系统，其特征在于: 所述成像单元还包括紫外增透膜，所述紫外增透膜镀于所述ZnO紫外荧光变频膜外。3.根据权利要求2所述的多波段成像系统，其特征在于: 所述紫外增透膜的折射率位于空气折射率以及玻璃折射率之间。4.根据权利要求2所述的多波段成像系统，其特征在于: 所述紫外增透膜的厚度d为: d = A/4n，其中，η为紫外增透膜的折射率，λ为波长。
【文档编号】H04N5/225GK205490848SQ201620193094
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】蔡能斌, 黄晓春, 秦真科, 邹芸, 姜梅, 赵雪珺, 刘文斌
【申请人】上海市刑事科学技术研究院