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)裝有一個用于接收被測輻射的入射孔徑。在入射孔徑后面的輻射路徑中,光學(xué)裝置將人射光束分�,使其進入若干�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件。濾光片與入射光束的光軸是平行排列的。光�(xué)裝置鏡面互相相對傾斜,它們對于被測光束的光譜范圍是高度反射的。光�(xué)裝置是一個棱錐體,它有一個對角的基表�,其棱角的�(shù)目與濾光片的�(shù)目相對應(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、利用分光鏡來劃分譜段的分光元件。所劃分�6個譜段需要用6個探測器,分別是3個可見光探測器�1個近紅外探測��1個中波紅外探測器�1個長波紅外探測器。標準溫度板放置在中央圖像的周圍以補償紅外探測器的非均勻��
控制/顯示部分包括控制器、圖像信號處理器、溫度控制器和顯示器(屏幕),其中,控制�、圖像信號處理器控制6個譜段的圖像。在可見光和近紅外譜段以8bit的速度對信號進行處理,在紅外譜段是以12bit的速度對信號進行處理。數(shù)字化圖像被記錄在光學(xué)磁盤上。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�/信號處理器處理過的圖像,圖像水平分辨率高�1000��
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,它可在寬的視場內(nèi)提供一個光譜范圍寬、分辨率高的無遮擋視��3鏡式像散透鏡�2個非球面鏡和1個球面鏡組成,成為一個具有遠心焦平面的結(jié)�(gòu)�
劃分光譜的光�(xué)元件�4個分光鏡組成。被稱為Drude的分光鏡首先將光線分成可見光/近紅外和紅外譜段,然后再用另外3個分光鏡將光譜范圍分�3個可見光�1個近紅外�1個中波紅外和1個長波紅外譜��
中央圖像被傳�?shù)椒糯笙禂?shù)約為1/2.6的紅外探測器上以便校正可見光/近紅外和中波/長波紅外之間的像面差。具�1000個元件的CCD用于3個可見光譜段和一個近紅外譜段,具有960個元件的HgCdTe線陣用于中波紅外和長波紅外譜��
在紅外多光譜傳感器的生產(chǎn)研制方面,國外的研究起步較早,也取得了大量成��20世紀80年代成像光譜儀的出�(xiàn)是國際遙感發(fā)展史上具有標志性的成果,它的出�(xiàn)開啟了多光譜成像探測技�(shù)的開端。英國率先研制成功了雙色SPRITE探測�,之后在TICMII的基�(chǔ)上,研制出了兩波段的熱像儀。法國于1977年研制出了實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年美國噴氣推進實驗室(JPL)研制成功臺成像光譜儀(AISI)以來,多光譜成像系統(tǒng)的研究日趨活�。美國OKSI公司�1922�,設(shè)計了工作在可�/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進行會聚,后端采用分光鏡�500-1000nm可見/近紅外光反射進入相應(yīng)分光子光�,采�256.256元CCD探測器接�;將2.5-5μm中波紅外輻射透射過分光鏡至紅外分光子光路,并采用160.120元InSb陣列接收�
美國軍方“聯(lián)合多光譜計劃(JMSP)�1993�11月和1994�6月進行了紅外多光譜�(xiàn)場測�。在試驗�,對目標和背景的光譜特征進行綜合分析后,確定了帶寬為200μm,中心波長分別為8.7μm�9.15μm�9.35μm的三個工作波�,這三個波段已成為機載前視紅外(FLIR)系統(tǒng)的推薦工作波��
最�,在美國的“國家導(dǎo)彈防御計劃”中,采用了可見�、短波紅�、中波紅外和長波紅外四個光譜段對地基動能攔截器的大氣層外目標攔截的效果進行觀測評估�
此外,在�(jīng)典的雙波段探測技�(shù)上,人們沒有停止過對工作波段的探索。荷蘭國�、保密與安全研究機構(gòu)的工作人員提出了一種在中波紅外范圍尋求兩個波段組合的方法,該方法確定的兩個工作波段分別為4.49~4.56μm�3.5μm附近的一個窄波段。這種波段組合很大程度上提高了紅外傳感器的探測距離。美國的“戰(zhàn)區(qū)�(dǎo)彈防御計劃”和“國家導(dǎo)彈防御計劃”在研究處于助推階段的彈道導(dǎo)彈時,采用了3~5μm�8~12μm的波段組�,較好的實現(xiàn)了成像探測�
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景的實時成像探測方面已成為可能�2005�3�,由美國�(dǎo)彈防御局(MDA)倡導(dǎo)的小企業(yè)�(chuàng)新計�(SBIR)中就出現(xiàn)了“瞬時事件的超光�/多光譜成像”項目�
目前,許多國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)進入了商�(yè)運營,技�(shù)比較成熟�
�(jīng)過近幾年的發(fā)�,國�(nèi)紅外多光譜成像技�(shù)已經(jīng)取得了長足的進步,包括光�(xué)系統(tǒng)的設(shè)�、非球面以及衍射光學(xué)元件的應(yīng)用、探測器的研究等。但是由于國�(nèi)對于紅外熱成像技�(shù)的研究起步較晚且受到國外的技�(shù)封鎖,水平與�(guī)模和國外相比尚有一定的差距�