CN110907035A - 多通道滤光片、高光谱扫描型探测器及其制备方法 - Google Patents

多通道滤光片、高光谱扫描型探测器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

多通道滤光片、高光谱扫描型探测器及其制备方法涉及光谱成像技术领域，解决了滤光片带外响应高且有杂散光的问题，滤光片包括条形基板，其上表面镀有截止滤光膜，下表面镀有像素级窄带滤光膜，侧面覆盖有能抑制杂散光进入条形基板的遮挡物；像素级窄带滤光膜包括通道组；每个通道组包括多个条形单元通道，单元通道的长度方向与条形基板长度方向一致，通道组内任意两个单元通道对应的波带均不相同。高光谱扫描型探测器，包括集成滤光片和探测器，集成滤光片设置在探测器靶面上。其制作方法为先在探测器靶面上安装多个镀膜后条形基板，再制备遮挡物。本发明降低滤光片的带外响应且抑制了杂散光，提高高光谱成像效果，高光谱扫描型探测器制作简单。

Description

多通道滤光片、高光谱扫描型探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及光谱成像技术领域，具体涉及一种多通道滤光片、高光谱扫描型探测器及其制备方法。
背景技术
像素级多通道滤光片通常在视频高光谱成像技术的应用，是高光谱成像的核心元件。成像时入射光将分成不同谱段的单色光，并投射到探测器像元上完成光谱采样。现有的滤光片存在带外响应高且有杂散光影响成像，应用在高光谱成像中的影响成像的分辨率和成像质量，基于滤光片的探测器存在同样的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种多通道滤光片、高光谱扫描型探测器及其制备方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，包括条形基板，所述条形基板的上表面镀有截止滤光膜，下表面镀有像素级窄带滤光膜，侧面覆盖有能抑制杂散光进入条形基板的遮挡物；所述像素级窄带滤光膜包括通道组，若所述通道组大于1组时，通道组沿条形基板宽度方向依次排列、依次连接；每个通道组包括多个条形单元通道，所有所述单元通道沿条形基板宽度方向依次排列，单元通道的长度方向与条形基板长度方向一致，通道组内任意两个单元通道对应的波带均不相同。
集成滤光片，包括多个所述的像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，多个多通道滤光片依次排列。
高光谱扫描型探测器，包括所述的集成滤光片和探测器，集成滤光片设置在探测器靶面上。
高光谱扫描型探测器的制作方法，包括如下步骤：
步骤一、在所述探测器靶面上安装多个条形基板，所述条形基板的上表面镀有截止滤光膜，下表面镀有像素级窄带滤光膜，所述截止滤光膜或像素级窄带滤光膜连接探测器靶面；
步骤二、在所有所述条形基板的一端制备条形的第一遮挡物，所述第一遮挡物覆盖所有条形基板的宽度的一个侧面；在所有条形基板的另一端制备条形的第二遮挡物，所述第二遮挡物覆盖所有条形基板的宽度的另一个侧面；在条形基板之间制备条形的第三遮挡物，所述第三遮挡物覆盖其两侧条形基板的长度的一个侧面；在位于边缘的两个条形基板的长度的外侧侧面上制备条形的第四遮挡物，所述第四遮挡物覆盖位于边缘的两个条形基板的长度的外侧侧面，第一遮挡物、第二遮挡物、第三遮挡物和第四遮挡物共同抑制杂散光进入条形基板，高光谱扫描型探测器制备完成。
本发明的有益效果是：
多通道滤光片突破传统的多个横向纵向排列的矩阵模块，通过多个波段的条形单元通道能将经过其的光线分成多种谱段，将多通道滤光片应用在凝视成像装置中，能大幅提高成像的分辨率，同时多通道滤光片兼顾制作简单的优点。多通道滤光片通过像素级窄带滤光膜能够应用于高光谱成像中，通过截止滤光膜降低高光谱成像的带外响应，通过遮挡物抑制杂散光进入条形基板，提高成像效果。
高光谱扫描型探测器用于视频高光谱成像中，其分辨率高、带外响应低、杂散光少、成像效果好。制作方法简单，步骤少，制作失败率低成品率高，基于镀有截止滤光膜和像素级窄带滤光膜的条形基板、不需要复杂的操作技术便能制作成像质量更高的探测器，能够实现大规模的生产。
附图说明
图1为本发明的多通道滤光片的轮廓图
图2为本发明的多通道滤光片的像素级窄带滤光膜的结构图。
图3为本发明的多通道滤光片的结构示意图。
图4为本发明的探测器的结构图。
图5为本发明的高光谱扫描型探测器的制作方法的步骤一的示意图。
图6为本发明的遮挡物结构图。
图7为本发明的高光谱扫描型探测器的制作方法的步骤二的示意图。
图中：1、条形基板，2、像素级窄带滤光膜，3、通道组，4、单元通道，5、探测器，6、遮挡物。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，如图1，包括条形基板1，条形基板1的上表面镀有截止滤光膜，条形基板1的下表面镀有像素级窄带滤光膜2，条形基板1的侧面覆盖有遮挡物6，遮挡物6能抑制杂散光进入条形基板1。
像素级窄带滤光膜2包括通道组3，若通道组3大于1组时，通道组3沿条形基板1宽度方向依次排列，通道组3沿条形基板1宽度方向依次连接，相邻的两个通道组3连接。
每个通道组3包括多个单元通道4，单元通道4形状为条形，每个通道组3内所有单元通道4沿条形基板1宽度方向依次排列，单元通道4的长度方向与条形基板1长度方向一致，也就是单元通道4的长边平行于条形基板1的长边。通道组3内任意两个单元通道4对应的波带均不相同。
像素级窄带滤光膜2的形式如图2所示，每个像素级窄带滤光膜2包括多个通道组3，通道组3数量从1到n，图2中可见7个通道组3。截止滤光膜的截止范围根据像素级窄带滤光膜2的光谱范围确定，截止滤光膜的截止范围和像素级窄带滤光膜2的光谱范围相同，例如像素级窄带滤光膜2的谱段为700nm-710nm，710nm-720nm，720nm-730nm，730nm-740nm，740nm-750nm，也就是每个通道组3具有五个谱段即五个波带，则截止滤光膜的截止范围就为700nm-750nm。
相邻通道组3无缝拼接。每个通道组3中的单元通道4数量和通道谱段均相同。通道组3的所有单元通道4沿条形基板1宽度方向依次连接。多通道滤光片结构如图3所示，通道组3为3个，图3的上下方向为条形基板1宽度方向，图3的左右方向为条形基板1长度方向，图3中的“BAND”表示波带，BAND 1～BAND8表示8个不同的波带，BAND 1～BAND8分别指代一个波带，互不相同。
单位阵列中各单元通道4通过不同的镀膜实现分光，当光线入射到多通道滤光片时，经过不同单元通道4的光出射为不同波长，从而得到不同的窄带准单色光。探测器5采集到8个谱段的光谱信息，并对每个阵列内8个谱段的光谱数据进行重建和识别。
以探测器5的像元大小为11μm×11μm为例，单元通道4高度和像元大小相同，高度为11μm，也可以称之为单元通道4宽度和像元大小相同，因此称为“像素级”，也就是根据多通道滤光片的应用所对应的探测器5的像素制备像素级窄带滤光膜2，单元通道4的宽度等于多通道滤光片应用时所对应的探测器5的像素宽度。当光线穿过像元级单元通道4时，经过不同子阵列或单元阵列的光被分为8种不同谱段的窄带准单色光。多通道滤光片的单元通道4与探测器5像元的对准精度小于等于1微米。探测器5采集到8个谱段的光谱信息，并对每个通道组3内8个谱段的光谱数据进行重建和识别。上述的多通道滤光片具有8个单元通道4和排列顺序仅为本实施方式的一种举例，不局限于上述举例的数量和排列顺序。
遮挡物6覆盖条形基板1的侧面，如图1的条形基板1，其四个侧面都覆盖遮挡物6，也就是说遮挡物6的长度大于等于所覆盖条形基板1侧面的长度、高度大于等于所覆盖侧面的高度。遮挡物6的作用为抑制杂散光进入条形基板1，遮挡物6为黑胶、为黑纸，等等。
多通道滤光片突破传统的多个横向纵向排列的矩阵模块，通过多个波段的条形单元通道4能将经过其的光线分成多种谱段，将多通道滤光片应用在凝视成像装置中，能大幅提高成像的分辨率，同时多通道滤光片兼顾制作简单的优点。多通道滤光片通过像素级窄带滤光膜2能够应用于高光谱成像中，通过截止滤光膜降低高光谱成像的带外响应，通过遮挡物6抑制杂散光进入条形基板1，提高成像效果。
集成滤光片，包括多个上述的像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，多个多通道滤光片依次排列。以相邻多通道滤光片之间的长边相邻的方式排列设置。多通道滤光片依次连接。由多通道滤光片集成的集成滤光片具有多通道滤光片的全部优点。
高光谱扫描型探测器，包括集成滤光片和探测器5，集成滤光片设置在探测器5靶面上。具体为集成滤光片粘贴在探测器5上。探测器5的结构如图4。
高光谱扫描型探测器的制作方法，包括如下步骤：
步骤一、在探测器5靶面上安装多个条形基板1，条形基板1的上表面镀有截止滤光膜，下表面镀有像素级窄带滤光膜2，截止滤光膜或像素级窄带滤光膜2连接探测器5靶面。如图5。
步骤二、制备所有条形基板1的遮挡物6，遮挡物6制备完成，则多通道滤光片制备完成、集成滤光片制备完成、高光谱扫描型探测器制备完成。遮挡物6的结构如图6所示，高光谱扫描型探测器如图7所示。
上述步骤一的条形基板1的上表面或下表面粘贴在探测器5靶面上。
上述的遮挡物6包括第一遮挡物、第二遮挡物、第三遮挡物和第四遮挡物，第一遮挡物、第二遮挡物、第三遮挡物和第四遮挡物共同抑制杂散光进入条形基板1。步骤二具体为：在所有条形基板1的一端制备条形的第一遮挡物，第一遮挡物覆盖所有条形基板1的宽度的一个侧面；在所有条形基板1的另一端制备条形的第二遮挡物，第二遮挡物覆盖所有条形基板1的宽度的另一个侧面；在条形基板1之间制备条形的第三遮挡物，第三遮挡物覆盖其两侧条形基板1的长度的一个侧面，第三遮挡物作为其两侧条形基板1共同的遮挡体；在位于边缘的两个条形基板1的长度的外侧侧面上制备条形的第四遮挡物，第四遮挡物覆盖位于边缘的两个条形基板1的长度的外侧侧面。
高光谱扫描型探测器用于视频高光谱成像中，其分辨率高、带外响应低、杂散光少、成像效果好。制作方法简单，步骤少，制作失败率低成品率高，基于镀有截止滤光膜和像素级窄带滤光膜2的条形基板1、不需要复杂的操作技术便能制作成像质量更高的探测器5，能够实现大规模的生产。

Claims (8)

1.像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，其特征在于，包括条形基板(1)，所述条形基板(1)的上表面镀有截止滤光膜，下表面镀有像素级窄带滤光膜(2)，侧面覆盖有能抑制杂散光进入条形基板(1)的遮挡物(6)；所述像素级窄带滤光膜(2)包括通道组(3)，若所述通道组(3)大于1组时，通道组(3)沿条形基板(1)宽度方向依次排列、依次连接；每个通道组(3)包括多个条形单元通道(4)，所有所述单元通道(4)沿条形基板(1)宽度方向依次排列，单元通道(4)的长度方向与条形基板(1)长度方向一致，通道组(3)内任意两个单元通道(4)对应的波带均不相同。
2.如权利要求1所述的像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，其特征在于，所述通道组(3)的所有单元通道(4)沿条形基板(1)宽度方向依次连接。
3.如权利要求1所述的像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，其特征在于，所述遮挡物(6)为黑胶。
4.如权利要求1所述的像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，其特征在于，所述遮挡物(6)覆盖条形基板(1)的所有侧面。
5.集成滤光片，其特征在于，包括多个如权利要求1至4中任意一项所述的像素级扫描型低带外响应的多通道滤光片，多个多通道滤光片依次排列。
6.如权利要求5所述的集成滤光片，其特征在于，所述多通道滤光片依次连接。
7.高光谱扫描型探测器，其特征在于，包括如权利要求5所述的集成滤光片和探测器(5)，集成滤光片设置在探测器(5)靶面上。
8.如权利要求7所述的高光谱扫描型探测器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在所述探测器(5)靶面上安装多个条形基板(1)，所述条形基板(1)的上表面镀有截止滤光膜，下表面镀有像素级窄带滤光膜(2)，所述截止滤光膜或像素级窄带滤光膜(2)连接探测器(5)靶面；
步骤二、在所有所述条形基板(1)的一端制备条形的第一遮挡物，所述第一遮挡物覆盖所有条形基板(1)的宽度的一个侧面；在所有条形基板(1)的另一端制备条形的第二遮挡物，所述第二遮挡物覆盖所有条形基板(1)的宽度的另一个侧面；在条形基板(1)之间制备条形的第三遮挡物，所述第三遮挡物覆盖其两侧条形基板(1)的长度的一个侧面；在位于边缘的两个条形基板(1)的长度的外侧侧面上制备条形的第四遮挡物，所述第四遮挡物覆盖位于边缘的两个条形基板(1)的长度的外侧侧面，第一遮挡物、第二遮挡物、第三遮挡物和第四遮挡物共同抑制杂散光进入条形基板(1)，高光谱扫描型探测器制备完成。
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