[发明专利]基于同一探测器的多光谱辐射同时成像的成像装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于同一探测器的多光谱辐射同时成像的成像装置及方法，所述成像装置包括：四个切边成像透镜和四个滤光片；所述滤光片用于将目标辐射分为不同波段分别透射到对应的所述切边成像透镜；所述切边成像透镜用于将不同波段的目标辐射独立成像在同一探测器光敏面。本发明采用四个切边成像透镜在小间距下保持光轴平行且具有相同焦距和同一焦平面，并保证成像在同一探测器光敏面内，使得在测量视场基本相同、测量方向基本一致的情况下，可同时成四幅图像，结合滤光片，可同时获取四个不同光谱波段的辐射图像。

技术领域

本发明涉及辐射测量技术领域，尤其涉及一种基于同一探测器的多光谱辐射同时成像的成像装置及方法。

背景技术

超高速碰撞、爆炸、高超声速燃烧等研究通常要通过测量碰撞火球、爆炸火球、燃烧气体中的典型原子、分子、离子等在特征辐射波段的辐射亮度的时变特性，来分析碰撞/爆炸/燃烧产生的典型组分分布、温度分布、辐射特性分布等，以支持碰撞/爆炸/燃烧过程的建模研究等。

目标的单一波段的辐射亮度时变特性测量系统由单一波段辐射成像装置、探测器、控制与数据采集处理系统等组成。

单一波段辐射成像装置由滤光片、成像透镜组组成，将目标在某特定波段的辐射成像在探测器光敏面上；探测器将目标辐射图像转换成电信号；控制与数据采集处理系统完成探测器的控制和探测器输出电信号的采集、记录及处理分析；利用辐射标定实现辐射亮度与电信号的定量关系转换。

目前进行多光谱辐射亮度时变特性的同步测量时，通常有多种方案：(1)由多台独立的单一波段辐射亮度时变特性测量系统和同步控制系统组成；(2)前端采用共轴分光镜、滤光片和成像镜头组成，后端由多台辐射亮度时变特性测量系统和同步控制系统组成；(3)前端由多色滤光片和成像镜头组合，后端由多色单片探测器建立的辐射亮度时变特性测量系统组成等。

第(1)种多光谱辐射亮度时变特性同步测量方案由于是由多套不同波段的辐射亮度时变特性测量系统同步进行测量，其缺点是成本高、安装空间位置易受限、测量光路差别大、同步控制复杂。

第(2)种多光谱辐射亮度时变特性同步测量方案由于前段采用共轴光路、利用45°分光镜(分色镜)进行多次分光，并在每一分光光路上利用滤光片滤光和成像透镜成像、一套辐射亮度时变特性测量系统进行测量，其缺点是成本高、同步控制复杂。

第(3)种多光谱辐射亮度时变特性同步测量方案由于采用多色量子阱单片探测器进行测量，其目前可实现的光谱波段受限，且探测器成本高。

针对以上不足，需要提供一种基于同一探测器开展多光谱辐射同时成像的高光通量成像装置，能够用于实现基于同一探测器进行多光谱辐射亮度时变特性的同步测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，现有多光谱辐射亮度时变特性同步测量技术存在成本高、同步控制复杂的技术问题，针对现有技术中的缺陷，提供了一种基于同一探测器开展多光谱辐射同时成像的成像装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于同一探测器的多光谱辐射同时成像的成像装置，所述成像装置包括：

四个切边成像透镜，所述切边成像透镜的两个切面相互垂直且四个所述切边成像透镜的光轴的水平间距为探测器光敏面长边边长的1/2，垂直间距为探测器光敏面短边边长的1/2；四个所述切边成像透镜的切面两两平行间隔且不透光设置；四个所述切边成像透镜的光轴平行、在不同波段内中心波长下的焦距相同且焦点位于同一平面；

四个滤光片,所述滤光片用于将目标辐射分为不同波段分别透射到对应的所述切边成像透镜；所述切边成像透镜用于将不同波段的目标辐射独立成像在同一探测器光敏面。

优选地，四个所述切边成像透镜均匀分布在成像装置中心线四周，所述切边成像透镜的光轴与成像装置中心线平行。