TWI683994B - 基於複合紫外光led及磷光劑的高光譜校準器 - Google Patents

基於複合紫外光led及磷光劑的高光譜校準器 Download PDF

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Abstract

一種高光譜校準器包括組合光源，該組合光源置設於殼體內且包括紫外光發射二極體(UV LED)及磷光劑，該磷光劑經佈置以使得由該UV LED產生之第一光束穿過該磷光劑傳輸，以便產生及發射校準光束，該校準光束在自0.4 µm延伸至0.7 µm之波長範圍內係光譜連續的，該殼體具有輸出開口，且該殼體及該組合光源經組配來將自該組合光源發射之該校準光束引導至該輸出開口，以便在該輸出開口處產生該校準光束。

Description

基於複合紫外光LED及磷光劑的高光譜校準器
本發明係關於一種基於複合紫外光LED及磷光劑的高光譜校準器。
發明背景 高效能高光譜成像器在提供校準的輻射成像及判定偵測的電磁輻射之光譜組成中是重要的儀器。高光譜感測器藉由量測校準的光通量表現得像輻射感測器，該光通量在偵測器的經由反射或發射自物件發出之每一像素處接收。同樣重要的是，此等感測器亦區分電磁輻射之光譜組成。得到的資訊將習知二維輻射影像與含有跨寬泛光譜範圍之分光光度回應的第三維度組合，此等回應中之一些為材料及過程之獨特指示物。方法為完全非接觸性及非侵入性的，從而使其成為例如天文、農業、生物醫學成像、地球科學、物理學及監視領域中之共用成像方法。
各種高光譜成像應用使用板上校準器，該板上校準器包括一或多個光源，該等一或多個光源提供跨越所關心的光譜波長範圍之參考光子通量，例如，自可見(例如，~400 nm至700 nm)至近紅外光(NIR；例如，~800 nm至1 µm)至短波紅外光(SWIR；例如，~1 µm至2 µm)至中波紅外光(MWIR；例如，~3 µm至5 µm至長波紅外光(LWIR；例如，~8 µm至15 µm)。典型的校準器光源之一個實例為鹵鎢燈。當在各種溫度下操作鹵鎢燈時，它們提供跨上述波長範圍除藍色範圍以外的充足光子通量。目前藉由燈絲之熔融溫度來限制較高溫度操作且因此限制藍色輸出。此外，多功率循環及對應溫度循環事件將應力誘發至脆性鎢絲，從而導致斷裂及最終失效。諸如氙燈之高溫光源展現寬頻及高輸出發射。然而，此等燈需要大量功率且產生大量熱，因此需要額外的冷卻子系統。另外，所產生之高溫電漿給玻璃包封給予應力，從而導致有限熱循環(例如，~50循環)之後的過早失效。
最近，商業照明技術已進步到低功率發光二極體(LED)，該等低功率發光二極體通常用於例如交通燈、汽車燈及家庭追蹤照明。此等應用已專門使用摻雜半導體，該等摻雜半導體在大約±0.02 µm的藍色、綠色或紅色波長範圍中之窄帶中發射。此外，各種照明應用使用與磷光劑組合之藍色LED，以便向下轉換成自綠色至紅色的連續波長。雖然此類進步已向人眼產生亮白源，但藍色發射(例如，自~0.4 µm至0.43 µm)仍然缺乏。
因此，仍然存在對高光譜校準器的持續需要，該等高光譜校準器係緊密及低功率的，在完全可見的LWIR光譜範圍內發射，包括藍色發射，且展現溫度循環穩定性。
發明概要 態樣及實施例針對高光譜校準器，且特定言之，針對使用LED源及磷光劑之高光譜校準器。
在一些實施例中，高光譜校準器包含殼體及置設於該殼體內之組合光源，組合光源包括紫外光發射二極體(UV LED)及磷光劑，該磷光劑經佈置以使得由UV LED產生之第一光束穿過磷光劑傳輸，以便產生及發射校準光束，該校準光束在自0.4 µm延伸至0.7 µm之波長範圍內係光譜連續的，其中殼體具有輸出開口，且殼體及組合光源經組配來將自組合光源發射之校準光束引導至輸出開口，以便在該輸出開口處產生校準光束。
在一些態樣中，殼體經組配以使得自組合光源發射之校準光束在自輸出開口退出之前，在殼體內經歷三次反射作為校準光束。
在一些態樣中，殼體進一步包含擋板，該擋板部分地圍繞組合光源。
在一些態樣中，殼體之至少一個內表面包括擴散塗層。在一些態樣中，擴散塗層包括氟聚合物。
在一些態樣中，磷光劑經佈置成UV LED上之磷光劑塗層。
在一些態樣中，磷光劑塗層包括無機金屬氧化物。
在一些態樣中，組合光源包括多個UV LED，該等多個UV LED各自具有磷光劑塗層。
在一些態樣中，組合光源經組配來發射具有發射光譜之校準光束，該發射光譜包括波長範圍內之多個經定義的峰值。
在一些態樣中，高光譜校準器進一步包含紅外光源，該紅外光源經組配來產生紅外光校準光束，該紅外光源置設於殼體內，且該殼體進一步經組配來引導紅外光校準光束穿過輸出開口。
在一些實施例中，高光譜成像系統包含高光譜感測器，該高光譜感測器經組配來收集自所觀察場景反射之光，且經組配來輸出所觀察場景之二維影像，以及高光譜校準器，該高光譜校準器包括紫外光發射二極體(UV LED)及磷光劑，且經組配來發射可見光，該可見光在自0.4 µm延伸至0.7 µm之波長範圍內係光譜連續的，高光譜校準器進一步經組配來將校準光束選擇性地引導至高光譜感測器，校準光束包括可見光。
在一些態樣中，磷光劑包含無機金屬氧化物。
在一些態樣中，磷光劑經佈置成UV LED上之磷光劑塗層。
在一些態樣中，高光譜成像系統包括多個UV LED，該等多個UV LED各自具有磷光劑塗層。
在一些態樣中，高光譜校準器進一步包含紅外光源，該紅外光源經組配來發射紅外光，且校準光束進一步包括紅外光。
在一些態樣中，高光譜校準器經組配來發射具有發射光譜之可見光，該發射光譜包括波長範圍內之多個經定義的峰值。
在一些實施例中，高光譜校準之方法包含：提供組合光源，該組合光源包括紫外光(UV)發射二極體(LED)及磷光劑；產生校準光束，該校準光束包括自組合光源發射之可見光，可見光在自0.4延伸至0.7之波長範圍內係光譜連續的；將校準光束選擇性地引導至高光譜成像感測器；量測來自高光譜成像感測器的回應於在高光譜成像感測器處接收校準光束之輸出，以提供經量測之輸出；以及基於所量測之輸出與校準光束之已知光譜之間的比較來校準高光譜成像感測器。
在一些態樣中，校準光束之已知光譜包括波長範圍內之多個經定義的峰值，並且校準高光譜成像感測器包括基於多個經定義的峰值中之至少一者進行波長校準。
以下詳細論述此等示範性態樣及實施例之其他態樣、實施例及優點。本文中所揭示之實施例可與本文中所揭示之原理中的至少一者一致之任何方式與其他實施例組合，且對「一實施例」、「一些實施例」、「一替代實施例」、「各種實施例」、「一個實施例」等的引用未必互相排斥，且意欲指示所描述之特定特徵、結構或特性可包括在至少一個實施例中。本文中此類術語的出現未 必全部涉及相同實施例。
較佳實施例之詳細說明 高光譜成像用於各種應用中。高光譜感測器系統觀察目標且將二維光譜影像投影至諸如電荷耦合裝置(CCD)之高解析度成像感測器上。電腦可記錄CCD輸出信號，且儲存該信號作為原始光譜資料，該原始光譜資料經分析及轉變成用於操作人員之可視影像。如以上所論述，各種高光譜影像應用需要板上校準器來提供用於解釋及轉換由感測器所獲得之光譜資料的完善參考。例如，校準器可發射熟知、較好定義的光譜發射標誌，該光譜發射標誌可與來自由高光譜感測器所收集之目標物件的光譜資料相比。然而，如以上所論述，可用於此類校準器之習知光源具有許多缺陷，且不提供針對技術現狀及未來高光譜成像應用之適當效能。
人眼看到可見光在大多三個譜帶中之顏色，亦即紅色、綠色及藍色。然而，光譜成像將光譜劃分成比人眼看到的更多的譜帶。因此，高光譜成像校準器必須能夠發射所關心的整個光譜內的光，該光可在自可見至LWIR (例如，自~0.4 µm至15 µm)之多個光譜帶上延伸。如以上所論述，可向人眼展現寬頻發射的諸如商業LED照明及基於燈絲的光源(諸如鹵鎢光源)之習知光源實際上缺乏藍色波長發射。例如，參考圖1，例示在3000克耳文(K)以下操作之鹵鎢光源的發射光譜。圖表展示在雜訊過濾情況下，隨波長而變化之0.693 m的輻照(光發射強度或通量)。此類光源在較短的藍色波長(尤其是自0.40至0.43 µm)中不產生充足量的輻照，以便在用於高光譜成像系統之校準器中使用(及達成適當效能)。此外，如以上所論述，基於電漿的光源具有極高的功率需求，該等功率需求在許多應用中係禁止的，且易於由熱循環致使故障。
參考圖2，展示典型的藍色LED之光譜功率分佈。圖表展示約0.45±0.02 µm的單個高窄頻發射；然而類似於圖1之鹵鎢光源，典型的藍色LED在較短的藍色波長(尤其是自~0.40至0.43 µm)不產生充足的輻照，從而使其不適於在全程高光譜校準器中使用。
如以上所論述，某些商業照明應用已使用與磷光劑組合之藍色LED，以達成在綠色及紅色波長下的發射；然而，此佈置未能解決在較短藍色波長下缺乏充足通量。例如，圖3例示具有磷光劑塗層之藍色LED的光譜功率分佈(隨波長而變化)。跡線310展示光源在2700 K之相關顏色溫度(CCT)下操作之光譜功率分佈，跡線320對應於3000 K，且跡線330對應於4000 K。如所示，保持藍色LED之0.45±0.02 µm的相對高的窄頻藍色發射，且由於磷光劑塗層之激發，亦存在自綠色至紅色之發射。然而，顯然，輻照顯著地減弱到約0.44 µm以下，且較短藍色波長之光發射仍然缺乏。因此，雖然人可感知自典型的LED-磷光劑組合光源發射之「白色光」，該LED-磷光劑組合光源具有諸如圖3中所展示之光譜的光譜，但在較短藍色波長中實際上缺乏該光，且由於此原因，光源不適用於全程高光譜校準器。
另外，如以上所論述，雖然基於電弧的光源(諸如氙燈)可提供更寬頻發射，但此等源在熱循環時亦容易出現故障，且具有禁止功率及散熱需求。
相應地，態樣及實施例針對提供具有組件之校準器，該等組件經設計及組配來支援以上所論述之高光譜成像及分析需求。特定言之，某些實施例可提供校準器，該校準器係低功率的，具有較好定義的發射光譜，該發射光譜包括在藍色波長下且跨可見及紅外光譜區之充足輻照以校準高光譜成像偵測器，在校準器之預期壽命內具有跨所關心的光譜帶之可預測輻照強度，且具有波長穩定性。
如以下更詳細地論述，某些態樣及實施例提供高光譜校準器，該高光譜校準器使用可商購紫外光(UV) LED及磷光劑基板，以提供自約0.4至0.7 µm之連續白色光源。UV LED輸出可與磷光劑吸收譜帶匹配，以產生跨藍色至紅色波長之寬頻磷光。特定言之，如以下進一步論述，UV LED可塗有磷光劑或穿過塗有磷光劑之窗口傳輸，且可發射較短藍色波長中之光，該等較短藍色波長目前不由用於高光譜成像應用中之典型光源發射。另外，在某些實施例中，基於燈絲的光源可與LED磷光劑源組合使用，以提供所關心的紅外光譜帶上之發射。因為僅需要基於燈絲的光源來提供近紅外光發射及短波紅外光發射，所以其可在相對低溫及功率電平下操作，從而避免與此類源之高溫操作相關聯之若干缺點及缺陷。同時，兩個類型的源(LED-磷光劑及基於燈絲)可提供長壽命、低功率及溫度循環穩健校準器。
應瞭解，本文中所論述之方法及設備的實施例在應用中不限於以下描述中所闡述或隨附圖式中所例示的構造之細節及組件之佈置。該方法及裝置能夠在其他實施例中實行，且能夠以各種方式實踐或執行。特定實行方案之實例在本文中僅出於例示性目的而提供，而不意欲為限制。此外，本文中所使用之用語及術語用於描述之目的，且不應被視為限制。「包括」、「包含」、「具有」、「含有」、「涉及」及其變化在本文中之使用意味涵蓋在該等術語之後所表列的項目及該等項目之等效物以及額外項目。對「或」之引用可理解為包括在內的，以使得使用「或」描述的任何術語可指示所描述的術語中的單個、多於一個及全部中的任一個。
根據某些實施例，高光譜校準器包括與磷光劑組合的發射紫外光譜範圍中之光的LED光源，該LED光源在本文中被稱為UV LED，以便提供具有對高光譜校準有利的特定特性之寬頻可見光源。特定言之，高光譜校準器可包括可商購UV LED源。LED為在激活時發射光之兩導線半導體光源。其為在激活時發射光之p-n接面二極體。當將合適電壓施加至導線時，電子能夠與裝置內之電洞重新組合，從而以光子形式釋放能量。由LED源產生之光的顏色取決於半導體材料之類型及用於其製造之摻雜。有利地，UV LED源為小且便宜的，使其成為緊密、低功率高光譜校準器中之理想光源。
另外，已展示UV LED光源具有良好穩定性、長壽命(例如，>10,000小時)及輻射硬化(例如，至多約2E12p/cm2)，以允許其在陸地、空中及空間環境中部署。例如，圖4例示UV LED之一個實例隨時間推移的發射光譜。如參考圖4可見，UV LED具有集中於約~255至260nm之高窄頻發射，且在自0至10,500小時的操作中存在發射強度或輪廓的少許變化。某些UV LED使用半導體技術及材料製造，該材料例如像氮化鋁鎵(AlGaN)，且因此抗輻射且適用於在空間中使用。圖5A及5B例示施加至UV LED之兩個實例的輻射硬化測試的結果。圖5A展示班夫(Banff)透鏡型UV LED之實例的發射光譜，且圖5B展示平坦窗口型UV LED之發射光譜。在圖5A及5B兩者中，跡線510展示在暴露於輻射之前所量測的發射光譜，且跡線520展示在以2×1012每cm2質子之流量的質子輻照之後所 量測的發射光譜。在兩個案例中，中心發射波長為約255nm，且實質上不存在由輻射所產生之變化。
此外，不像基於燈絲的光源，該光源具有在空間上構建之輸出光圖案，且因此需要廣泛過程及裝置以隨機化光子(例如像積分球)，UV LED不攜帶在空間上不同的圖案，且因此可能需要最小隨機化。例如，來自UV LED之輸出光可穿過簡單擴散體或甚至在沒有任何外部隨機化的情況下直接使用。
如以上所論述，校準器之實施例可組合UV LED及磷光劑以達成可見光譜範圍中之寬頻發射。在某些實例中，UV LED之輸出小面可塗有磷光劑層。磷光劑層可藉由由UV LED所產生之光激發，且可將光向下轉換至不同波長。磷光劑之組合可提供不同發射光譜。特定言之，磷光劑層可包括一或多個磷光劑，該等一或多個磷光劑經選擇以便產生所要光譜範圍內之發射。例如，UV LED及磷光劑層可經組配在一起，以便將UV LED輸出與磷光劑吸收譜帶匹配，從而產生自藍色至紅色之寬頻磷光，且特定言之，包括自習知光源之發射中缺少的較短藍色波長，如以上所論述。在某些實例中，磷光劑層為無機金屬氧化物塗層，且因此可經處理成輻射堅硬的。
根據某些實施例，UV LED-磷光劑組合提供有效的寬頻「白色光」源，該寬頻「白色光」源具有自0.4至0.7μm之光譜範圍內的充足輻照，以校準高光譜偵測器。圖6A例示根據一個實施例之UV LED光源的發射光譜。如參考圖6A可見，光源具有圍繞0.38 µm±0.03 µm之高窄頻發射，以及具有穿過可見光譜範圍到至少約0.95 µm的充足強度之連續發射。圖6B例示相同UV LED光源，但具有額外的磷光劑窗口之發射光譜。如所示，在粗略地單調降低自藍色至紅色之分佈的情況下，仍然存在約0.38 µm±0.03 µm之高窄頻發射。特定言之，UV LED-磷光劑組合光源在例如，介於0.4與0.43 µm之間的較短藍色波長下具有相對高的輻照。
如以上所論述，因為UV LED基於固態半導體技術，所以其不產生在空間上不均勻的影像，就如基於燈絲的光源一樣，且因此可能不必需廣泛地隨機化源影像。然而，在一些情況下，擴散體可用於UV LED-磷光劑光源之輸出上或與UV LED-磷光劑光源組合使用。除在包括較短藍色波長之全部可見光譜範圍內具有充足輻照，以允許高光譜偵測器之強度校準之外，根據某些實施例，UV LED-磷光劑光源可產生具有多個熟知、較好定義的峰值之發射光譜，該等峰值亦可用來進行對高光譜偵測器之波長校準。
參考圖7，例示組合UV-磷光劑光源在不同顏色相關的操作溫度下之發射光譜。跡線710對應於2700 K之黑體等效溫度，跡線712對應於3000K之CCT，跡線714對應於3500 K之CCT，跡線716對應於4000 K之CCT，且跡線718對應於5000 K之CCT。圖表展示自約0.4至約0.7 µm的自塗有磷光劑的UV LED之連續白色光發射(曲線710至718)。另外，發射光譜包括圍繞較短藍色光波長之若干清楚定義的峰值。此等清楚定義的峰值可用作用於高光譜校準之參考點。具體地，如所示，在每一操作溫度下，來自組合UV LED-磷光劑光源之光譜具有多個較好定義的峰值，該等峰值包括集中於380 nm的第一峰值(由參考數字722指示)，以及藍色區中之兩個峰值，亦即集中於420 nm之第二峰值(由參考數字724指示)及集中於440 nm之第三峰值(由參考數字726指示)。此等峰值可用作波長標記，以校準由高光譜偵測器所獲取之影像的波長。如所預期，此等相對短波長峰值之強度隨降低操作溫度而降低。給定校準器之已知操作溫度，峰值(722、724、726)可進一步用來校準高光譜影像之強度。除三個峰值722、724及726之外，來自中間溫度之光譜(跡線712、714及716)亦展示紅色區中集中於620 nm之雖然寬泛但較好定義的峰值(由參考數字728指示)。此峰值可進一步用來進行高光譜偵測器之波長或強度校準。如所示，在最低黑體等效溫度2700 K(跡線710)下，光譜展現以參考數字732指示之紅色區峰值，但此峰值相對於在較高等效溫度下產生之峰值726紅色位移，且集中於650 nm。給定已知CCT，峰值仍然較好定義且可用於波長或強度校準。在最高量測的CCT (5000 K)處，不再呈現紅色區峰值726，但組合UV LED-磷光劑光源在用於高光譜偵測器之強度校準的400至700 nm譜帶內仍然產生充足輻照，如由跡線718所示。
為對比，跡線740表示來自相當的藍色LED光源之發射光譜。跡線740展示集中於約450 nm(由參考數字742指示)及約550 nm(由參考數字744指示)之僅兩個峰值。此類似於圖2中所展示之藍色LED發射光譜。如所示，藍色LED在約420 nm以下不產生輻照，且因此失去高光譜校準所必需的較短藍色波長。
因此，根據某些實施例，組合UV LED-磷光劑光源可產生全部可見光譜範圍內並且甚至延伸至近紫外光之連續「白色光」發射。另外，來自此組合UV LED-磷光劑光源之發射光譜有利地包括在特定、已知波長下之較好定義的峰值，該等峰值可用來進行除強度校準之外的波長校準。此外，如以上所論述，組合UV LED-磷光劑光源具有良好的穩定性、輻射硬化、對熱循環的穩健性及長壽命。
某些應用可需要或傾向可見光源，該可見光源提供比使用單個組合UV-LED-磷光劑光源可產生的強度發射位準更高的強度發射位準。相應地，多個UV LED-磷光劑光源可組合在一起且與合適光學器件(例如，一或多個準直透鏡)耦接，以便集中光子通量且產生較高功率輸出。在另一實例中，較高功率UV LED可用於其中可利用較高功率驅動源，從而降低經組合以產生具有充足強度之輸出可能需要的LED之數目的應用中。
根據某些實施例，全範圍高光譜校準器可使用組合UV LED-磷光劑構造，以便提供可見源及低溫基於燈絲的燈，該低溫基於燈絲的燈在近紅外光、短波紅外光、中間波紅外光及長波紅外光波長下發射輻射，以便提供紅外光源。此等兩個源可一起提供長壽命、低功率及溫度循環穩健校準器。
參考圖8A，展示高光譜「盒式」校準器之一個實例的示意圖。盒式校準器為完全屏蔽、自足式校準系統，該校準系統可封裝有高光譜成像系統以提供「板上」校準器，如以上所論述。盒式校準器通常為緊密及低輪廓的。在某些實例中，盒式校準器可方便地移動安裝，以使得其可按需要移動至到達高光譜偵測器之光學路徑中及移出該光學路徑。如圖8A中示意性地展示，盒式校準器包括殼體810，該殼體容納光源及任何控制電子設備。殼體810由至少對可見及紅外光光學不透明之材料構造。殼體810包括輸出狹縫820，來自校準器之輸出光束830穿過該輸出狹縫發射。
圖8B展示圖8A之盒式校準器的一個實例之示意性橫截面視圖。如以上所論述，盒式校準器可相對小，且設計有低輪廓。校準器之尺寸可取決於所要均勻輸出大小。例如，具有1 in.之均勻輸出大小的校準器可具有6至7 in.之範圍內的長度尺寸及2至3 in.之範圍內的寬度尺寸。例如，校準器可具有6.5 in.之長度及2.5 in.之寬度。校準器包括光源840，如以上所論述，該光源可包括一或多個組合UV LED-磷光劑光源以提供至少約0.4至0.7 µm內之連續發射，且任擇地亦為紅外光源，諸如基於燈絲的光源。殼體810可經組配以使得自光源840輸出之光850自殼體810之內表面860經歷最少三次「反彈」或反射(亦即，藍伯特(Lambertian)散射)，以便退出輸出狹縫820作為均勻的輸出光束830。在某些實例中，殼體810可包括擋板870以屏蔽源840，且提供額外的反射表面以朝輸出狹縫820反射光。如以上所論述，在某些實例中，自組合UV LED-磷光劑光源之發射不攜帶在空間上不同的圖案，且因此可能不必需隨機化。然而，在一些應用或實施例中，例如，其中多個LED用於較高強度發射，一些隨機化可為較佳的。相應地，在某些實例中，殼體810之內表面860或擋板870之表面中之一或多者可塗有擴散體。例如，擴散體可由氟聚合物組成，尤其用於可見的近短波紅外光波長。在另一實施例中，擴散體可由金組成，尤其用於長波紅外光波長。替代地，或另外，擴散窗口可放置於輸出狹縫820處或鄰近輸出狹縫820，以便在其退出狹縫時將輸出光擴散為光束830。
因此，態樣及實施例提供高光譜校準器，該高光譜校準器產生至少覆蓋波長範圍0.4至0.7 µm之光譜連續的光，且任擇地亦包括NIR、SWIR、MWIR及LWIR光譜帶中之一或多者。校準器可進一步提供用於校準之多個波長參考點。校準器之實施例基於高度有效的LED照明技術，且因此具有低功率需求。另外，對基於LED照明之固態半導體的使用例如使用積分球減輕對廣泛隨機化源影像之需要，因為此等光源不產生在空間上不均勻的影像。相反，相對簡單的擴散塗層或窗口可用於一些實例中，且在其他實例中，隨機化不是必需的。此外，如以上所論述，組合UV LED-磷光劑光源為輻射堅硬及對熱循環穩健的，其不同於由於熱循環容易斷絲之基於燈絲的源，能夠開關數千或甚至數百萬次而不出現故障。組合UV LED-磷光劑光源亦為小的，使其實現緊密封裝且能夠易於選擇性地照射高光譜偵測器，直接(藉由將校準器移動至偵測器之光學路徑中)或使用最小介入光學器件。
上面已描述了至少一個實施例之各種特徵及態樣，應瞭解，熟習此項技術者將容易想到各種更改、修改及改良。此類更改、修改及改良意欲作為本揭示案之一部分，且意欲在本發明之範疇內。熟習此項技術者將瞭解，本文中所描述之參數及組態為示範性的，且實際參數及/或組態將取決於其中使用所揭示之系統及技術的特定應用。熟習此項技術者亦應認識或能夠確定，僅使用常規實驗、所揭示之特定實施例的等效物。因此將理解，本文中所描述之實施例僅以實例方式呈現，且在所附申請專利範圍及其等效物之範疇內，所揭示之實施例可不同於如具體描述的實踐。相應地，先前描述及圖僅以實例方式給出，且本發明之範疇應根據所附申請專利範圍及其等效物之合適構造來判定。
310-330、510-520、740‧‧‧跡線710-718‧‧‧跡線/曲線
722-726‧‧‧參考數字/峰值
728-744‧‧‧參考數字
810‧‧‧殼體
820‧‧‧狹縫/輸出狹縫
830‧‧‧輸出光束/光束
840‧‧‧光源
850‧‧‧光
860‧‧‧內表面
870‧‧‧擋板
以下參考並非意欲按比例繪製之隨附圖式論述至少一個實施例之各種態樣。圖被包括來提供例示及對各種態樣及實施例之進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分，但不意欲作為本發明之限制的定義。在圖中，各圖中所例示之每一相同或幾乎相同的組件藉由類似數字表示。出於清晰性之目的，並未在每一圖中標記每一組件。在諸圖中：圖1為展示在3000克耳文以下操作之鹵鎢光源的典型輻照光譜之圖表；圖2為展示典型的藍色LED之發射光譜的圖表；圖3為展示具有磷光劑塗層之典型的藍色LED之發射光譜的圖表；圖4為展示UV LED之一個實例隨時間推移的光譜功率分佈之圖表，表明根據本發明之態樣的UV LED隨時間推移的波長穩定性；圖5A為展示UV LED之一個實例在輻射暴露前後的光譜功率分佈之圖表，表明根據本發明之態樣的UV LED的輻射硬化；圖5B為展示UV LED之另一實例在輻射暴露前後的光譜功率分佈之圖表，表明根據本發明之態樣的UV LED的輻射硬化；圖6A為展示根據本發明之態樣的不具有磷光劑之UV LED源的一個實例之光譜功率分佈的圖表； 圖6B為展示根據本發明之態樣的具有塗有磷光劑的窗口之圖6A的UV LED之光譜功率分佈的圖表； 圖7為展示根據本發明之態樣的組合UV磷光劑光譜之圖表； 圖8A為根據本發明之態樣的高光譜校準器之一個實例的示意圖；並且 圖8B為根據本發明之態樣的圖8A之高光譜校準器的一個實例之示意性橫截面及光線軌跡。
810‧‧‧殼體
820‧‧‧狹縫/輸出狹縫
840‧‧‧光源
850‧‧‧光
860‧‧‧內表面
870‧‧‧擋板

Claims (18)

  1. 一種高光譜校準器，該高光譜校準器包含：一殼體，該殼體具有一輸出開口；以及一組合光源，該組合光源置設於該殼體內，該組合光源包括一紫外光發射二極體(UV LED)及一磷光劑，該磷光劑經佈置以使得由該UV LED產生之一第一光束穿過該磷光劑而傳輸，以便產生及發射一校準光束，該校準光束在自0.4μm延伸至0.7μm之一波長範圍內係光譜連續的，其中該殼體及該組合光源係經組配以便將自該組合光源發射之該校準光束引導至該殼體的該輸出開口，以便在該輸出開口處產生該校準光束。
  2. 如請求項1之高光譜校準器，其中該殼體經組配以使得自該組合光源發射之該校準光束在離開該輸出開口之前，在該殼體內經歷至少三次反射。
  3. 如請求項1之高光譜校準器，其中該殼體進一步包含一擋板，該擋板部分地圍繞該組合光源。
  4. 如請求項1之高光譜校準器，其中該殼體之至少一個內表面包括一擴散塗層。
  5. 如請求項4之高光譜校準器，其中該擴散塗層包括一氟聚合物。
  6. 如請求項1之高光譜校準器，其中該磷光劑經佈置成該UV LED上之一磷光劑塗層。
  7. 如請求項6之高光譜校準器，其中該磷光劑塗層包括一無機金屬氧化物。
  8. 如請求項6之高光譜校準器，其中該組合光源包括多個UV LED，該等多個UV LED各自具有該磷光劑塗層。
  9. 如請求項1之高光譜校準器，其中該組合光源經組配來發射具有一發射光譜之該校準光束，該發射光譜包括該波長範圍內之多個經定義的峰值。
  10. 如請求項1之高光譜校準器，進一步包含一紅外光源，該紅外光源置設於該殼體內且經組配來產生一紅外光校準光束，該殼體進一步經組配來引導該紅外光校準光束穿過該輸出開口。
  11. 一種高光譜成像系統，該高光譜成像系統包含：一高光譜感測器，該高光譜感測器經組配來收集來自一所觀察場景的光，且經組配來輸出該所觀察場景的一個二維影像；以及一高光譜校準器，該高光譜校準器包括一紫外光(UV)發射二極體(LED)及一磷光劑，該高光譜校準器經組配來發射可見光，該可見光在自0.4μm延伸至0.7μm之一波長範圍內係光譜連續的，該高光譜校準器進一步經組配來將一校準光束選擇性地引導至該高光譜感測器，該校準光束包括該可見光。
  12. 如請求項11之高光譜成像系統，其中該磷光劑包含一無機金屬氧化物。
  13. 如請求項11之高光譜成像系統，其中該磷 光劑經佈置成該UV LED上之一磷光劑塗層。
  14. 如請求項11之高光譜成像系統，其中該高光譜校準器進一步包含一紅外光源，該紅外光源經組配來發射紅外光，並且其中該校準光束進一步包括該紅外光。
  15. 如請求項13之高光譜成像系統，其中該高光譜校準器包括多個UV LED，該等多個UV LED各自具有該磷光劑塗層。
  16. 如請求項11之高光譜成像系統，其中該高光譜校準器經組配來發射具有一發射光譜之該可見光，該發射光譜包括該波長範圍內之多個經定義的峰值。
  17. 一種高光譜校準之方法，該方法包含：提供一組合光源，該組合光源包括一紫外光(UV)發射二極體(LED)及一磷光劑；產生一校準光束，該校準光束包括自該組合光源發射之可見光，該可見光在自0.4μm延伸至0.7μm之一波長範圍內係光譜連續的；將該校準光束選擇性地引導至一高光譜成像感測器；回應於在該高光譜成像感測器處接收到該校準光束，量測來自該高光譜成像感測器的一輸出，以提供一經量測之輸出；以及基於該所量測之輸出與該校準光束之一已知光譜之間的一比較，來校準該高光譜成像感測器。
  18. 如請求項17之方法，其中該校準光束之該已知光譜包括該波長範圍內之多個經定義的峰值，並且其 中校準該高光譜成像感測器之步驟包括：基於該等多個經定義的峰值中之至少一者進行波長校準。
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