กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถรวมเทคโนโลยีการถ่ายภาพเข้ากับเทคโนโลยีการตรวจจับสเปกตรัม ขณะถ่ายภาพคุณลักษณะเชิงพื้นที่ของเป้าหมาย มันสามารถสร้างแถบแคบหลายแถบสำหรับแต่ละพิกเซลเชิงพื้นที่เพื่อให้ครอบคลุมสเปกตรัมอย่างต่อเนื่อง และข้อมูลสเปกตรัมที่แตกต่างกันสามารถสะท้อนถึงภายในของวัตถุได้อย่างเต็มที่ ความแตกต่างของโครงสร้างทางกายภาพและองค์ประกอบทางเคมี เมื่อเทียบกับการถ่ายภาพเชิงพื้นที่-มิติแบบเดิม กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถรับข้อมูลเชิงพื้นที่และสเปกตรัมของเป้าหมายได้พร้อมกัน ภายใต้ความละเอียดเชิงพื้นที่บางอย่าง มันสามารถรับสเปกตรัมลักษณะเฉพาะต่อเนื่องที่เป็นเอกลักษณ์ของวัตถุในช่วงสเปกตรัมที่กว้าง ซึ่งสามารถปรับปรุงความแม่นยำของวัตถุได้อย่างมาก การระบุและการตรวจจับที่แม่นยำมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ และตอนนี้ได้กลายเป็นเทคโนโลยีล้ำสมัยที่สำคัญ-สำหรับการตรวจจับระยะไกลจากพื้นดิน
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการเคลือบตัวกรอง การพัฒนากล้องไฮเปอร์สเปคตรัมตัวกรองสเปกโตรสโกปีได้รับการส่งเสริมอย่างมาก ข้อดีของขนาดเบาและขนาดเล็กได้กลายเป็นส่วนสำคัญของเพย์โหลดการตรวจจับระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายของกลุ่มดาวดาวเทียมไฮเปอร์สเปกตรัมขนาดเล็ก-นาโน
According to Memes Consulting, recently, the research group of Liu Chunyu from the Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics of the Chinese Academy of Sciences published a report on "The Development Status and Trends of Filter Spectroscopic Hyperspectral Cameras" in the journal "Infrared and Laser Engineering". article on the subject. Researcher Liu Chunyu is mainly engaged in the research of optical system design and overall design of optoelectronic system.
แผนผังของหลักการของการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม
งานวิจัยนี้ตรวจสอบตัวกรองเป็นหลัก-กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมแบบแยกส่วน และแนะนำตัวกรองทั่วไป-น้ำหนักบรรทุกการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมแบบแยกส่วนในประเทศและต่างประเทศ ตลอดจนตัวกรอง-ระบบภาพไฮเปอร์สเปกตรัมแยกภายใต้ การพัฒนาบนพื้นดิน โซลูชันทางเทคนิค ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ และแนวโน้มการใช้งานของระบบเหล่านี้ได้รับการวิเคราะห์ และอธิบายลักษณะทางเทคนิค ข้อดีและข้อเสียของกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมตามหลักการของตัวกรองสเปกโตรสโคปี ในที่สุด แนวโน้มการพัฒนาของกล้องไฮเปอร์สเปคตรัมตัวกรองสเปกโตรสโคปีมีแนวโน้ม
กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมของวงล้อฟิลเตอร์ใช้วงล้อฟิลเตอร์เป็น-องค์ประกอบการแยกแสง และรับภาพสเปกตรัมของแถบความยาวคลื่นต่างๆ ด้วยการหมุนวงล้อฟิลเตอร์ ซึ่งจะทำให้การแยกแสงหลายสีเป็นแสงสีเดียว องค์ประกอบหลักของกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมของล้อฟิลเตอร์คือล้อฟิลเตอร์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนล้อฟิลเตอร์ของช่วงสเปกตรัมที่สอดคล้องกันตามแถบการสังเกตที่แตกต่างกัน โครงสร้างเส้นทางแสงนั้นเรียบง่ายและสามารถเปลี่ยนแถบสเปกตรัมได้อย่างยืดหยุ่น ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสร้างภาพสเปกตรัม จำนวนแถบการตรวจจับจึงเพิ่มขึ้น และวงล้อตัวกรองไม่สามารถตอบสนองการสังเกตสเปกตรัมกว้างและความละเอียดสูงได้อีกต่อไป จึงมีการใช้งานใน-การตรวจจับสเปกตรัมหลายตัวมากขึ้นเรื่อยๆ
กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมฟิลเตอร์แบบปรับได้ใช้ฟิลเตอร์แบบปรับได้เป็นส่วนประกอบสเปกโตรสโกปี ตามวิธีการปรับแต่งที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมตัวกรองผลึกเหลว (LCTF) กล้องไฮเปอร์สเปกตรัม acousto-ตัวกรองแสงที่ปรับได้ทางเสียง Acousto-กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมสเปกตรัมตัวกรองแสง (AOTF) ตัวกรองช่อง FP ที่ปรับได้ MEMS (MEMS Tunable Fabry-Perot Cavity Filters) กล้องไฮเปอร์สเปกตรัม
กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมฟิลเตอร์รูปลิ่ม-หรือที่รู้จักในชื่อกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมฟิลเตอร์แบบไล่ระดับสี สามารถสุ่มตัวอย่างอย่างต่อเนื่องในบริเวณสเปกตรัมและบริเวณเชิงพื้นที่ แนวคิดในการออกแบบคือการใช้แผ่นฟิล์มบาง-หลายชั้น-หลายชั้น-เป็นแผ่นกรอง และติดตั้งในตำแหน่งใกล้กับ-เครื่องตรวจจับอาร์เรย์สองมิติ เพื่อให้ หลายพิกเซลของเครื่องตรวจจับสอดคล้องกับแถบสเปกตรัมของตัวกรองการไล่ระดับสี ตามความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างแถบความยาวคลื่นแต่ละแถบของตัวกรองการไล่ระดับสีและพิกเซลของเครื่องตรวจจับ กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมที่มีตัวกรองการไล่ระดับสีสามารถแบ่งออกเป็นประเภทการไล่ระดับสีเชิงเส้นและประเภทอาร์เรย์ตัวกรอง
โครงสร้างตัวกรองการไล่ระดับสีเชิงเส้นและแผนภาพสเปกตรัม
Quantum dots, also known as "nanocrystals", are inorganic materials with high intrinsic stability and a radius smaller than that of the bulk exciton Bohr radius. By integrating different types of quantum dots, simultaneous detection of different wavelengths can be achieved. The quantum dot spectrometer (CQD) is developed based on this principle. Spectrometers in the traditional concept are equipped with high-precision optical and mechanical components, which are bulky, expensive, and complex in structure, and their application fields are severely limited.
แผนผังของใกล้-อินฟราเรดควอนตัมดอทสเปกโตรมิเตอร์
โดยทั่วไป กล้องกรองแสงไฮเปอร์สเปคตรัมอยู่ในช่วงเริ่มต้น และความละเอียดสเปกตรัมไม่สามารถเปรียบเทียบกับ-วิธีการกระจายตัวแบบตะแกรงละเอียดที่มีความแม่นยำสูงได้ ทิศทางการพัฒนาทั่วไปของกล้องไฮเปอร์สเปคตรัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบและวัสดุใหม่ เช่น จุดควอนตัม ความละเอียดสเปกตรัมและอัตราการใช้พลังงานของกล้องไฮเปอร์สเปคตรัมตามการเคลือบได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และคาดว่าค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนาจะสูงขึ้น เพิ่มขึ้นอีก นอกจากนี้ การรวมกันของตัวกรองและเครื่องตรวจจับจะช่วยปรับปรุงความละเอียดสเปกตรัมของระบบ ซึ่งสามารถเทียบได้กับสเปกโตรสโคปีการกระจายตัวของตะแกรงที่มีความแม่นยำสูง-สูง ดังนั้นการผสมผสานระหว่างตัวกรองและองค์ประกอบเครื่องตรวจจับจึงเป็นประเภทการเคลือบด้วย แนวโน้มการพัฒนาที่สำคัญในกล้องสเปกตรัม ไม่ยากเลยที่จะเห็นว่าการพัฒนาตัวกรอง-กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมชนิดฟิลเตอร์จะส่งเสริมการพัฒนาที่ถูกโค่นล้มในด้านการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม และด้วยเหตุนี้จึงขับเคลื่อนการพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจจับระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสำหรับดาวเทียมขนาดเล็ก-นาโน ซึ่งจะอยู่ในวงโคจรของกลุ่มดาวในอนาคตของดาวเทียม micro-นาโนไฮเปอร์สเปกตรัม การดำเนินธุรกิจให้บริการเศรษฐกิจของประเทศได้ดียิ่งขึ้นและวางรากฐานทางเทคนิค
โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน (41504143) โครงการพัฒนาอุปกรณ์วิจัยทางวิทยาศาสตร์ของ Chinese Academy of Sciences (YJKYYQ20190044) มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งมณฑลอานฮุย (1908085 ME135) และสมาคมส่งเสริมนวัตกรรมเยาวชน ของ Chinese Academy of Sciences (2016203)
