一种基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪的制作方法

本发明属于成像光谱仪技术领域，具体涉及一种基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪。

背景技术：

成像光谱仪在成像医疗，农业，监测等多个领域均有重要应用，从目前成像光谱仪发展技术来看，这些领域都需要获取大量光谱数据，但是有用的光谱信息只是局部。

现有的光谱成像仪能够实现高光谱分辨率，高空间分辨率。分辨率的提高，为数据存储带来了巨大的负担，并且在实际应用中，在宽谱段中不是所有光谱都需要，现有的光谱成像仪无法在宽谱段内实现感兴趣谱段的局部高分辨，无法解决对目标光谱信息高分辨成像的同时不增加信息存储负担的难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪，可以实现局部光谱高分辨成像，并降低成像数据量。

一种基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪，包括狭缝(1)、反射镜(2)、凸面光栅(3)、微柱透镜(4)、中继镜头(5)以及探测器(6)；

其中，所述狭缝(1)用于将目标物进行一维空间扫描；

所述反射镜(2)与凸面光栅(3)组成offner结构，其中的反射镜(2)用于将狭缝(1)传来的一维图像传递到凸面光栅(3)；

所述凸面光栅(3)用于将反射镜(2)传递的光束分光为不同波长的单色光；不同波长的单色光再次经反射镜(2)反射并汇聚到一次焦平面上，得到目标物的二维图像；

所述微柱透镜(4)放于一次焦平面上的感兴趣谱段处，其放置方式为：微柱透镜(4)轴向与一次成像面光谱分布方向垂直；

所述中继镜头(5)用于将一次焦平面的二维图像传递到探测器上；

所述探测器(6)用于接收二维光谱图像信息。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出的一种基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪，能够通过移动微柱透镜的位置将特定的光谱段信息实现局部光谱高分辨，能够快速捕捉感兴趣信息，因此只需要直接提取感兴趣区域光谱信息，不需获取大量信息进行光谱筛选；局部高分辨成像系统只对局部区域实现高分辨率成像,因此系统的成像数据量相对也少很多,可以方便传输,非常适合于远程遥控以及其他对图像数据处理和传输速度有较高要求的领域中。

附图说明

图1为本发明基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪的结构示意图；

图2为微柱透镜放大图；

图3(a)为一次焦平面上的光谱图像；

图3(b)为探测器接收得到的光谱图像；

其中，1-狭缝，2-反射镜，3-凸面光栅，4-微柱透镜，5-中继镜头，6-探测器。

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。

本发明的基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪，包括狭缝1、反射镜2、凸面光栅3、微柱透镜4、中继镜头5以及探测器6。

其中，狭缝1用于将目标物进行一维空间扫描；

反射镜2与凸面光栅3组成offner结构，两者同轴；其中的反射镜2用于将狭缝1传来的一维图像传递凸面光栅3；

凸面光栅3用于将反射镜2传递的光束分光为不同波长的单色光；不同波长的单色光再次经反射镜2反射并汇聚到一次焦平面上，得到目标物的二维图像；

微柱透镜4放于一次焦平面上的感兴趣谱段处，其放置方式为：微柱透镜轴向与一次成像面光谱分布方向垂直；由此，可对感兴趣谱段进行局部放大；

中继镜头5用于将一次焦平面的二维图像传递到探测器上；

探测器6用于接收二维光谱图像信息。

本系统的具体工作过程如下：

成像光谱仪前端的一个已有光学系统形成目标物，并由狭缝1进行一维方向扫描；狭缝1传递的光线通过反射镜2的局部区域反射到凸面光栅3进行分光，得到不同波长的单色光；反射镜2的另一个区域将凸面光栅3分的光束聚焦成像在一次焦平面处，根据感兴趣光谱谱段，在一次焦平面上沿垂直微柱透镜4的轴向方向移动微柱透镜4，选择感兴趣光谱信息；光谱图像经过中继镜头5传递到探测器6上，则可以对感兴趣光谱进行局部高分辨观察。微柱透镜4在一次焦平面扫描移动，探测器6获得的局部光谱高分辨区域同步移动，对不同感兴趣区域聚焦，提高分辨率；如图3(a)所示，未使用微柱透镜时，光谱分辨率是一次成像面的效果；加入微柱透镜4后，原来λ1谱段和λ2谱段之间可以分辨出另外一个谱段λ7，光谱分辨率明显提高。

由于像差是随视场角的改变而变化的,因此引入微球透镜时,只有一个视场角的像差可以被完整地校正。以这个视场角为中心,存在一个小的角度范围,这个角度范围内的像差可以较好的被校正。在光谱仪中，不同视场对应不同谱段的光谱信息。

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
本发明公开了一种基于微柱透镜的局部高分辨成像光谱仪，能够通过移动微柱透镜的位置将特定的光谱段信息实现局部光谱高分辨，能够快速捕捉感兴趣信息，因此只需要直接提取感兴趣区域光谱信息，不需获取大量信息进行光谱筛选；局部高分辨成像系统只对局部区域实现高分辨率成像,因此系统的成像数据量相对也少很多,可以方便传输,非常适合于远程遥控以及其他对图像数据处理和传输速度有较高要求的领域中。

技术研发人员：常军;胡瑶瑶;宋大林;刘鑫
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