多光�傳感�的系�(tǒng)�(jié)�(gòu),包括光學(xué)部分和控�/顯示部分,光�(xué)通路,包括成像光學(xué)元件和劃分光譜的光學(xué)元件�
傳感器的外殼�(nèi)裝有一�(gè)用于接收被測(cè)輻射的入射孔�。在入射孔徑后面的輻射路徑中,光學(xué)裝置將人射光束分�,使其�(jìn)入若干�(gè)濾光�,這些濾光片具有各不相同的光譜透射范圍,超出這些范圍,它們都是反射的。在這些濾光片后面的部分光束的輻射通路中裝有輻射敏感元�。濾光片與入射光束的光軸是平行排列的。光�(xué)裝置鏡面互相相對(duì)傾斜,它們對(duì)于被�(cè)光束的光譜范圍是高度反射�。光�(xué)裝置是一�(gè)棱錐�,它有一�(gè)�(duì)角的基表�,其棱角的�(shù)目與濾光片的�(shù)目相�(duì)�(yīng)�
多光譜傳感器的系�(tǒng)�(jié)�(gòu),包括光�(xué)部分和控�/顯示部分�
光學(xué)部分包括利用離軸3鏡反射光�(xué)元件的成像光�(xué)元件、利用分光鏡�(lái)劃分譜段的分光元�。所劃分�6�(gè)譜段需要用6�(gè)探測(cè)�,分別是3�(gè)可見(jiàn)光探�(cè)��1�(gè)近紅外探�(cè)器�1�(gè)中波紅外探測(cè)��1�(gè)�(zhǎng)波紅外探�(cè)�。標(biāo)�(zhǔn)溫度板放置在中央圖像的周?chē)匝a(bǔ)償紅外探�(cè)器的非均勻性�
控制/顯示部分包括控制�、圖像信�(hào)處理器、溫度控制器和顯示器(屏幕),其中,控制�、圖像信�(hào)處理器控�6�(gè)譜段的圖像。在可見(jiàn)光和近紅外譜段以8bit的速度�(duì)信號(hào)�(jìn)行處�,在紅外譜段是以12bit的速度�(duì)信號(hào)�(jìn)行處�。數(shù)字化圖像被記錄在光學(xué)磁盤(pán)上。溫度控制器將光�(xué)元件控制�20℃一40℃范圍內(nèi)。顯示器(屏幕)可顯示出控制�/信號(hào)處理器處理過(guò)的圖�,圖像水平分辨率高于1000�(xiàn)�
多光譜傳感器的光�(xué)通路�,包括成像光學(xué)元件和劃分光譜的光學(xué)元件。成像光�(xué)元件使用的是離軸3鏡反射光�(xué)元件,它可在寬的視�(chǎng)�(nèi)提供一�(gè)光譜范圍�、分辨率高的�(wú)遮擋視場(chǎng)�3鏡式像散透鏡�2�(gè)非球面鏡�1�(gè)球面鏡組�,成為一�(gè)具有�(yuǎn)心焦平面的結(jié)�(gòu)�
劃分光譜的光�(xué)元件�4�(gè)分光鏡組�。被�(chēng)為Drude的分光鏡首先將光�(xiàn)分成可見(jiàn)�/近紅外和紅外譜段,然后再用另外3�(gè)分光鏡將光譜范圍分成3�(gè)可見(jiàn)��1�(gè)近紅��1�(gè)中波紅外�1�(gè)�(zhǎng)波紅外譜��
中央圖像被傳�?shù)椒糯笙禂?shù)約為1/2.6的紅外探�(cè)器上以便校正可見(jiàn)�/近紅外和中波/�(zhǎng)波紅外之間的像面�。具�1000�(gè)元件的CCD用于3�(gè)可見(jiàn)光譜段和一�(gè)近紅外譜�,具有960�(gè)元件的HgCdTe�(xiàn)陣用于中波紅外和�(zhǎng)波紅外譜段�
在紅外多光譜傳感器的生產(chǎn)研制方面,國(guó)外的研究起步較早,也取得了大量成��20世紀(jì)80年代成像光譜儀的出�(xiàn)是國(guó)際遙感發(fā)展史上具有標(biāo)志性的成果,它的出�(xiàn)�(kāi)啟了多光譜成像探�(cè)技�(shù)的開(kāi)�。英�(guó)率先研制成功了雙色SPRITE探測(cè)器,之后在TICMII的基�(chǔ)�,研制出了兩波段的熱像儀。法�(guó)�1977年研制出了實(shí)用化的雙波段搜索跟蹤系統(tǒng)“VAMPIR�,并將該系統(tǒng)裝備在兩艘導(dǎo)彈驅(qū)逐艦�。自�1983年美�(guó)噴氣推�(jìn)�(shí)�(yàn)�(JPL)研制成功�(tái)成像光譜儀(AISI)以來(lái),多光譜成像系統(tǒng)的研究日趨活�。美�(guó)OKSI公司�1922�,設(shè)�(jì)了工作在可見(jiàn)/近紅外及中波紅外的智能導(dǎo)引頭多光譜成像儀。該多光譜傳感器采用卡塞格林物鏡將入射光�(jìn)行會(huì)�,后端采用分光鏡�500-1000nm可見(jiàn)/近紅外光反射�(jìn)入相�(yīng)分光子光路,采用256.256元CCD探測(cè)器接�;將2.5-5μm中波紅外輻射透射�(guò)分光鏡至紅外分光子光路,并采�160.120元InSb陣列接收�
美國(guó)軍方“聯(lián)合多光譜�(jì)�(JMSP)�1993�11月和1994�6月�(jìn)行了紅外多光譜現(xiàn)�(chǎng)�(cè)�。在試驗(yàn)�,對(duì)目標(biāo)和背景的光譜特征�(jìn)行綜合分析后,確定了帶寬�200μm,中心波�(zhǎng)分別�8.7μm�9.15μm�9.35μm的三�(gè)工作波段,這三�(gè)波段已成為機(jī)載前視紅�(FLIR)系統(tǒng)的推薦工作波��
最�,在美國(guó)的“國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃”中,采用了可見(jiàn)光、短波紅�、中波紅外和�(zhǎng)波紅外四�(gè)光譜段對(duì)地基�(dòng)能攔截器的大氣層外目�(biāo)攔截的效果�(jìn)行觀(guān)�(cè)�(píng)��
此外,在�(jīng)典的雙波段探�(cè)技�(shù)�,人們沒(méi)有停止過(guò)�(duì)工作波段的探紀荷蘭國(guó)�、保密與安全研究�(jī)�(gòu)的工作人員提出了一種在中波紅外范圍尋求兩�(gè)波段組合的方�,該方法確定的兩�(gè)工作波段分別�4.49~4.56μm�3.5μm附近的一�(gè)窄波�。這種波段組合很大程度上提高了紅外傳感器的探測(cè)距離。美�(guó)的“戰(zhàn)區(qū)�(dǎo)彈防御計(jì)劃”和“國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃”在研究處于助推階段的彈道導(dǎo)彈時(shí),采用了3~5μm�8~12μm的波段組合,較好的實(shí)�(xiàn)了成像探�(cè)�
最近幾�,隨著各方面相關(guān)技�(shù)的快速發(fā)�,多光譜傳感器在高速場(chǎng)景的�(shí)�(shí)成像探測(cè)方面已成為可��2005�3�,由美國(guó)�(dǎo)彈防御局(MDA)倡導(dǎo)的小企業(yè)�(chuàng)新計(jì)�(SBIR)中就出現(xiàn)了“瞬�(shí)事件的超光譜/多光譜成像”項(xiàng)��
目前,許多國(guó)家都投入到紅外多光譜傳感器的研制中,并研制出了四五十種各具特色的多光譜成像傳感器,這些傳感器有的己�(jīng)�(jìn)入了商業(yè)�(yùn)�(yíng),技�(shù)比較成熟�
�(jīng)�(guò)近幾年的�(fā)展,�(guó)�(nèi)紅外多光譜成像技�(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的�(jìn)�,包括光�(xué)系統(tǒng)的設(shè)�(jì)、非球面以及衍射光學(xué)元件的應(yīng)�、探�(cè)器的研究等。但是由于國(guó)�(nèi)�(duì)于紅外熱成像技�(shù)的研究起步較晚且受到�(guó)外的技�(shù)封鎖,水平與�(guī)模和�(guó)外相比尚有一定的差距�