一种基于空间光调制器的成像光谱仪系统的制作方法

本发明属于成像光谱仪技术领域，具体涉及一种基于空间光调制器的成像光谱仪系统。

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，根据不同用途，感兴趣波段不同，所选取的光源也不同，光源的种类也决定了光谱仪光学系统的材料和结构，因此，特定的光谱仪只能对部分特定的波段进行探测。

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空间光调制器的成像光谱仪系统，可提高成像分辨率，并降低成像数据量。

一种基于空间光调制器的成像光谱仪系统，沿光路依次包括狭缝(2)、准直镜(3)、棱镜(4)、聚焦镜(5)、空间光调制器slm(6)、中继镜头(7)以及探测器(8)，其中：

所述狭缝(2)用于将目标物(1)进行一维空间扫描；

所述准直镜(3)用于将狭缝(2)传来的一维图像准直成平行光；

所述棱镜(4)用于将平行光色散分光为不同波长的单色光；

所述聚焦镜(5)用于将不同波长的单色光在一次焦平面处聚焦成二维光谱图像，不同波长的单色光聚焦在不同位置处；

所述空间光调制器slm(6)放于一次焦平面上，通过相位和振幅调制，对一次焦平面的局部位置上需要的谱段进行成像；

所述中继镜头(7)用于将空间光调制器slm(6)调制所成的像传递到探测器(8)上；

所述探测器(8)用于接收空间光调制器slm(6)调制所成的二维光谱图像信息。

本发明具有如下有益效果：

本发明的基于空间光调制器成像系统，采用分光组件对光束进行分光，并采用空间光调制器对局部区域感兴趣光谱谱段进行成像，因此，可提高成像分辨率；并且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为本发明的基于空间光调制器的成像光谱仪系统的结构示意图；

图2为一次焦平面处成像示意图；

图3为探测器成像示意图；

其中，1-目标物，2-狭缝，3-准直镜，4-棱镜，5-聚焦镜，6-slm，7-中继镜头，8-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。

本发明的一种基于空间光调制器的成像光谱仪系统，如图1所示，沿光路依次包括狭缝2、准直镜3、棱镜4、聚焦镜5、空间光调制器slm6、中继镜头7以及探测器8，其中：

狭缝2用于将目标物1进行一维空间扫描；

准直镜3用于将狭缝2传来的一维图像准直成平行光；

棱镜4用于将平行光色散分光为不同波长的单色光；

聚焦镜5用于将不同波长的单色光在一次焦平面处聚焦成二维光谱图像，不同波长的单色光聚焦在不同位置处；

空间光调制器slm6，放于一次焦平面上，通过相位和振幅调制，只对一次焦平面上局部位置上需要的谱段进行成像，由此可提高感兴趣局部光谱分辨率；

中继镜头7用于将空间光调制器slm6调制所成的像传递到探测器8上；

探测器8用于接收空间光调制器slm6调制所成的二维光谱图像信息。

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1，狭缝2对目标物1进行一维方向扫描，狭缝2传递的光线通过准直镜3进行准直；棱镜4对准直后光束进行色散，分成不同波长的单色光；聚焦镜5将各个谱段单色光聚焦成像在一次焦平面处的空间光调制器slm6上，如图2所示，在一次焦平面处得到三个波长的光谱图像；基于需要的光谱谱段，向空间光调制器slm6加载相应的调制编码图像，对光谱进行振幅调制选择感兴趣谱段，同时进行相位调制；图像经过中继镜头7传递到探测器8上1：1成像，如图3所示，探测器8上只得到了λ3一个谱段的图像，因此，本发明的光谱仪系统可以提高光谱图像分辨率。

当空间光调制器slm6的振幅调制不同，探测器8获得的局部光谱高分辨区域不同，即到的目标不同，因此可以对不同感兴趣区域聚焦，提高分辨率。

相位型slm是实现光学局部高分辨成像的最关键的主动光学元件,是一种通过动态改变光程差来控制光学波前的反射式或者透射式器件。但是由于像差是随视场角的改变而变化的,因此引入slm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，利用这一优点，本发明提出的基于空间光调制器成像光谱仪系统，能够在自然光下通过slm调制只选择出感兴趣的光谱段信息进行高分辨率成像。

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空间光调制器的成像光谱仪系统，采用分光组件对光束进行分光，并采用空间光调制器对局部区域感兴趣光谱谱段进行成像，因此，可提高成像分辨率；并且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;陈蔚霖
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