一种快照式局部高分辨光谱成像仪的制作方法

本发明属于光谱成像仪的技术领域，具体涉及一种局部高分辨局部放大的成像光谱仪。

背景技术：

为了解决现阶段快照式光谱成像仪空间分辨率普遍不高的难题，现有的快照式光谱成像仪无论是分光束，还是在探测器上分像素，都是牺牲空间分辨率实现多光谱或者高光谱成像。采用高分辨探测器接收图谱信息，可以在一定程度提高分辨率，但是增加了信息存储的负担。无法实现扫描式成像光谱仪光谱分辨率，空间分辨率同时提高的效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种快照式局部高分辨的光谱成像仪，能够实现高光谱、局部高分辨的快速成像。

一种快照式局部高分辨的光谱成像仪，包括至少两个wollaston棱镜、聚焦镜(4)、中继镜头(6)、分区域滤光片(7)、探测器(8)以及局部放大器件(9)；

所有所述wollaston棱镜沿光路顺次放置，且相邻wollaston棱镜的光轴方向垂直；wollaston棱镜基于双折射作用对入射光束依次进行分光，最终得到2ⁿ束光；其中，n表示wollaston棱镜的数量；

所述聚焦镜(4)对wollaston棱镜分束的平行光汇聚成像在一次成像面(5)上；

所述局部放大器件(9)包括2ⁿ组微透镜组件，均位于聚焦镜(4)后的一次成像面(5)上，2ⁿ组微透镜组分别一一对应的放在2ⁿ束光产生的2ⁿ幅复分图像同视场位置；

所述中继镜头(6)将一次成像面(5)上的像1:1成像在探测器(8)处；

所述分区域滤光片(7)具有2ⁿ个不同波长的滤波分区，用于对2ⁿ幅复分图像进行滤波；

所述探测器(8)用于接收经分区域滤光片(7)滤波后的一次成像面(5)上的像。

较佳的，所述探测器(8)为rgb彩色ccd。

较佳的，所述微透镜组件可在一次成像面(5)上移动。

较佳的，所述微透镜组件为口径小于4mm的消色差成像镜头。

本发明具有如下有益效果：

本发明在原有的图像复分光谱成像仪基础上采用局部放大器件，在成像仪后端增加一组中继镜头，由此产生一次中间像，利用一次中间像，在此处放置局部放大器件，即微透镜组件。通过移动微透镜组件，实现对各个复分图像对应局部信息高分辨成像，既获得了目标信息的高分辨图谱信息，又节约了存储空间。

本发明采用分区域滤光片，同时在不同波长快照式光谱成像仪一次成像可以获得同一目标景物不同波长下的景物,不需要从复杂的数据立方体中解算,即实现快照式。

附图说明

图1为快照式局部高分辨的光谱成像仪基本结构示意图。

图2为传统wollaston棱镜分光束快照光谱成像仪成像效果图。

图3为本发明成像效果图。

其中，1-目标物，2-wollaston棱镜i，3-wollaston棱镜ii，4-聚焦镜，5-一次成像面，6-中继镜头，7-分区域滤光片，8-探测器，9-局部放大器件。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种快照式局部高分辨的光谱成像仪，包括wollaston棱镜i，wollaston棱镜ii，聚焦镜4，中继镜头6，分区域滤光片7，探测器8，局部放大器件9；

所述wollaston棱镜i和wollaston棱镜ii等大，沿光路顺次放置，且光轴方向垂直；两个wollaston棱镜基于双折射作用将一束光分解成4束光；

所述聚焦镜4为一组普通成像镜头，将两个wollaston棱镜分束的平行光汇聚成像在一次成像面5上，焦距100mm；

所述局部放大器件9包括4组微透镜组件，位于聚焦镜4后的一次成像面上，四组微透镜组分别一一对应的放在4束光产生的4幅复分图像同视场位置，且各个微透镜组件可自由移动位置，可对不同位置的图像进行局部放大。其中，微透镜组件可采用现有的口径小于4mm的消色差成像镜头，来实现光斑压缩。

所述中继镜头6是变倍比1：1的普通中继镜头，前组后组焦距均为100mm；将一次成像面5上的像1:1成像在探测器8处；

所述分区域滤光片7，分区数量是4个，每个区域滤光波长不同，通过镀不同波长的膜实现，使4幅复分图像获得不同波长的图谱信息；所述探测器8为rgb彩色ccd，用于接收经分区域滤光片7滤波后的一次成像面5上的像。

本系统的工作运行过程：

正式采集图像前需要对复分图像位置进行标定，已确定局部高分辨局部放大器件9的4组微透镜组件的相对位置。仪器对采集卡成像，获得4幅图像，找出四幅图像相同信息的相对位置，标记，作为局部高分辨局部放大器件9的4组微透镜组件相对位置的参考，固定微透镜组件相对位置。

标定结束后，系统正常运行，物镜将无穷远处物体成像到1处，依次通过wollaston棱镜i2和ii3分束，聚焦镜4汇聚在一次成像面5处，通过移动局部放大器件9来选择需要高分辨的区域，确定位置后采集图像，通过分区域滤光片7的滤波，探测器8获得四个波段的局部高分辨的有效图谱信息；如图2所示，为一次成像面5上的图像；如图3所示，为探测器8获得的图像，不但活了四个波段的图谱信息，还将各波段对应区域的局部进行了放大。

wollaston棱镜的图像复分后，可得到2ⁿ(n是wollaston棱镜的数量)幅图像，当用一个探测器接收复分图像时，单幅图像占据的探测器像素只有整个探测器分辨率的1/2ⁿ,装置空间分辨率大大降低，若采用高分辨率探测器采集图像，那么需要更大的存储空间，造成信息存储不便。

本发明在原有的图像复分光谱成像仪基础上采用局部放大器件9，在成像仪后端增加一组中继镜头，由此产生一次中间像5，利用一次中间像，在此处放置局部放大器件9，即微透镜组件。通过移动微透镜组件，实现对各个复分图像对应局部信息高分辨成像，既获得了目标信息的高分辨图谱信息，又节约了存储空间。

本发明采用分区域滤光片7，同时在不同波长快照式光谱成像仪一次成像可以获得同一目标景物不同波长下的景物,不需要从复杂的数据立方体中解算,即实现快照式。

利用wollaston棱镜的图像复分是利用棱镜对入射光线进行多次分光,光学系统设计中,棱镜之后的成像系统需要兼顾入射光线分开的各个光线角度在多个视场下的成像质量。光束经过wollaston棱镜组分光之后获得多束复色光,各复色光从不同的角度、位置经过成像镜,此时,需要特别要求成像镜的视场角。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种快照式局部高分辨的光谱成像仪，在原有的图像复分光谱成像仪基础上采用局部放大器件，在成像仪后端增加一组中继镜头，由此产生一次中间像，利用一次中间像，在此处放置局部放大器件，即微透镜组件。通过移动微透镜组件，实现对各个复分图像对应局部信息高分辨成像，既获得了目标信息的高分辨图谱信息，又节约了存储空间；采用分区域滤光片，同时在不同波长快照式光谱成像仪一次成像可以获得同一目标景物不同波长下的景物,不需要从复杂的数据立方体中解算,即实现快照式。

技术研发人员：常军;胡瑶瑶;宋大林;穆郁
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2018.08.06
技术公布日：2019.02.19