CN213120832U - 一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，属于光谱相机技术领域。它包括沿光路传播方向依次设置的主镜头、微透镜阵列、滤光片阵列和面阵探测器；所述主镜头的主成像面位于主镜头和微透镜阵列之间；所述微透镜阵列的成像面位于面阵探测器上。采用了滤光片阵列的多光谱三维成像光路结构，将光谱成像技术和立体成像技术有机结合，具有对目标三维立体信息和光谱特性的综合探测能力；另外，由于滤光片阵列的光谱成像原理简单，具有高集成度，结构紧凑，重量轻便，工作可靠，稳定性高的优点。

Description

一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机

技术领域

本实用新型涉及一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，属于光谱相机技术领域。

背景技术

多光谱成像技术结合了空间成像系统和光谱探测系统的功能，可以同时从光谱维和空间维获取被测目标的信息，因此近年来在信息获取与处理领域备受重视。多光谱成像仪在相机的基础上加入了光谱信息，既能得到普通相机同样的空间信息，又能得到普通相机所得不到的光谱信息，它所得到的最终数据是一个三维的数据立方体，其中两维是空间信息，一维是光谱信息。

传统的光谱成像仪，为了得到物体的光谱信息，需要时间推扫或空间推扫，对于运动的物体很难进行光谱成像。目前，快照型光谱成像仪的研究已经成为热点，快照型光谱仪既不需要空间扫描，也不需要时间扫描，非常适用于瞬间现象和运动物体的光谱成像。

但是，为了全方位获取精确的目标信息，一般会同时使用几种不同的设备，常见的包括立体相机、多光谱相机和偏振成像仪等。这种组合使用方式，调试不方便，降低了整个系统的稳定性，并且增加了使用平台的载荷量。因此，集成的多功能设备成为一种需求，目前缺少一种能够实现目标多光谱信息和立体三维信息同时获取的仪器设备。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，它解决了目前相机不能同时对目标三维立体信息和光谱特性进行综合探测的问题。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，它包括沿光路传播方向依次设置的主镜头、微透镜阵列、滤光片阵列和面阵探测器；

所述主镜头的主成像面位于主镜头和微透镜阵列之间；

所述微透镜阵列的成像面位于面阵探测器上。

作为优选实例，所述微透镜阵列由多个微透镜呈矩阵式排列而成。

作为优选实例，所述主镜头、微透镜阵列、滤光片阵列和面阵探测器依次固定在封闭的相机壳体内。

三维多光谱成像原理：

(1)主镜头用于实现目标物成像，将目标成像于主成像面；

(2)微透镜阵列用于孔径分割，并实现不同角度方向的采样，将不同角度的主成像面图像再次成像于面阵探测器相应区域；

(3)滤光片阵列则是实现图像点上的光谱分离，获得相应像点的光谱信息。

本实用新型是在三维成像光场相机的基础上增加了滤光片阵列，从而对不同位置的光谱信息加以提取，光谱信息的提取会牺牲空间分辨率，可以根据应用需求在光谱分辨和空间分辨之间取得平衡。

本实用新型的有益效果是：采用了滤光片阵列的多光谱三维成像光路结构，将光谱成像技术和立体成像技术有机结合，具有对目标三维立体信息和光谱特性的综合探测能力；另外，由于滤光片阵列的光谱成像原理简单，具有高集成度，结构紧凑，重量轻便，工作可靠，稳定性高的优点。

附图说明

图1为本实用新型的光谱成像原理结构示意图；

图2为多光谱获取原理示意图。

图中：主镜头1，微透镜阵列2，滤光片阵列3，面阵探测器4，主成像面5，相机壳体6。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例

如图1、图2所示，一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，它包括沿光路传播方向依次设置的主镜头1、微透镜阵列2、滤光片阵列3和面阵探测器4；

主镜头1的主成像面5位于主镜头1和微透镜阵列2之间；

微透镜阵列2的成像面位于面阵探测器4上。

微透镜阵列2由多个微透镜呈矩阵式排列而成。

主镜头1、微透镜阵列2、滤光片阵列3和面阵探测器4依次固定在封闭的相机壳体6内。

三维多光谱成像原理：

(1)主镜头1用于实现目标物成像，将目标成像于主成像面5；

(2)微透镜阵列2用于孔径分割，并实现不同角度方向的采样，将不同角度的主成像面5图像再次成像于面阵探测器4相应区域；

(3)滤光片阵列3则是实现图像点上的光谱分离，获得相应像点的光谱信息。

主成像面5到微透镜阵列2的距离a和微透镜阵列2到面阵探测器4的距离b之间的比例，反映了实际空间分辨率为探测器分辨率的b/a(不考虑滤光片阵列3采样时)，图中f为微透镜的焦距。

实施例中，微透镜阵列2与面阵探测器4配合，可构成一个完整的滤光片阵列式多光谱相机，能够采集目标各个谱段的完整数据；各像点局域通过滤光片阵列3获取对应的透过光谱，这里一组滤光片单元实际只对应一个位置点信息，空间分辨率有所降低。

采用了滤光片阵列3的多光谱三维成像光路结构，将光谱成像技术和立体成像技术有机结合，具有对目标三维立体信息和光谱特性的综合探测能力；另外，由于滤光片阵列3的光谱成像原理简单，具有高集成度，结构紧凑，重量轻便，工作可靠，稳定性高的优点。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，其特征在于，它包括沿光路传播方向依次设置的主镜头(1)、微透镜阵列(2)、滤光片阵列(3)和面阵探测器(4)；

所述主镜头(1)的主成像面(5)位于主镜头(1)和微透镜阵列(2)之间；

所述微透镜阵列(2)的成像面位于面阵探测器(4)上。

2.根据权利要求1所述一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，其特征在于，所述微透镜阵列(2)由多个微透镜呈矩阵式排列而成。

3.根据权利要求1所述一种基于微透镜阵列的三维多光谱相机，其特征在于，所述主镜头(1)、微透镜阵列(2)、滤光片阵列(3)和面阵探测器(4)依次固定在封闭的相机壳体(6)内。

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