CN109357761A - 一种局部光谱高分辨成像光谱仪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部光谱高分辨成像光谱仪系统，能够通过移动微透镜组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；本发明的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。
Description
技术领域
本发明属于成像光谱仪技术领域，具体涉及一种局部光谱高分辨成像光谱仪系统。
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，从目前成像光谱仪技术来看，这些领域都需要获取大量光谱数据，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。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种局部光谱高分辨成像光谱仪系统，能够提高局部光谱分辨率，并降低成像数据量。
一种成像光谱仪系统，沿光路顺次包括狭缝(2)、反射准直镜(3)、衍射光栅(4)、反射聚焦镜(5)、微透镜组(6)、中继镜头(8)以及探测器(9)，其中：
所述狭缝(2)用于将目标物(1)进行一维空间扫描；
所述反射准直镜(3)用于将狭缝(2)传来的一维图像准直成平行光；
所述衍射光栅(4)用于将反射准直镜(3)反射的平行光分光为不同波长的单色光；
所述反射聚焦镜(5)用于将不同波长的单色光在一次焦平面(7)上聚焦成二维光谱图像；
所述微透镜组(6)置于一次焦平面(7)的感兴趣谱段所在区域，对该区域图像进行放大；
所述中继镜头(8)用于将一次焦平面(7)的二维光谱图像传递到探测器(9)上；
所述探测器(9)用于接收二维光谱图像信息。
本发明具有如下有益效果：
本发明提出的局部光谱高分辨成像光谱仪系统，能够通过移动微透镜组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。
本发明的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为本发明局部光谱高分辨成像光谱仪系统的结构示意图；
图2为图1中虚线框放大图；
图3为本发明实施方式的效果图；
其中，1-目标物，2-狭缝，3-反射准直镜，4-衍射光栅，5-反射聚焦镜，6-微透镜组，7-一次焦平面，8-中继镜头，9-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。
本发明的一种局部光谱高分辨成像光谱仪系统，如图1所示，沿光路顺次包括以下部分：狭缝2、反射准直镜3、衍射光栅4、反射聚焦镜5、微透镜组6、中继镜头8以及探测器9，其中：
狭缝2用于将目标物1进行一维空间扫描；
反射准直镜3用于将狭缝2传来的一维图像准直成平行光；
衍射光栅4用于将反射准直镜3反射的平行光分光为不同波长的单色光；
反射聚焦镜5用于将不同波长的单色光在一次焦平面7上聚焦成二维光谱图像；
微透镜组6置于一次焦平面7的感兴趣谱段所在区域，对该区域图像进行放大，由此提高感兴趣局部光谱分辨率；微透镜组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。
中继镜头7用于将一次焦平面7的二维光谱图像传递到探测器8上；
探测器8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1，狭缝2对目标物1进行一维方向扫描；狭缝2后的光线通过反射准直镜3准直成平行光；衍射光栅4将平行光分成不同波段的单色光；不同波段的单色光经反射聚焦镜5成像在一次焦平面7上，其中，不同波段单色光成像在一次焦平面7的不同区域；如图2所示，根据需要探测的光谱波段，在一次焦平面7上移动微透镜组6，将微透镜组6移动到需要探测的光谱波段所在区域；如此，图像再经过中继镜头8传递到探测器9上，则可以对感兴趣光谱进行局部放大，得到高分辨率局部图像。微透镜组6在焦平面扫描移动，探测器9获得的局部光谱高分辨区域同步移动，可以对不同的感兴趣区域聚焦，提高分辨率；如图3所示，传统的成像光谱仪得到左边所示的光谱分辨率，可以看到三个波长无法分开，使用本发明的系统进行成像，得到右边所示的高分辨率，三个波长清晰分辨。
本发明提出的局部光谱高分辨成像光谱仪系统，通过衍射光栅将光束分光，再通过移动微透镜组6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。
本发明的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。
由于像差是随视场角的改变而变化的,因此引入微透镜组6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。
Claims (1)
1.一种成像光谱仪系统，其特征在于，沿光路顺次包括狭缝(2)、反射准直镜(3)、衍射光栅(4)、反射聚焦镜(5)、微透镜组(6)、中继镜头(8)以及探测器(9)，其中：
所述狭缝(2)用于将目标物(1)进行一维空间扫描；
所述反射准直镜(3)用于将狭缝(2)传来的一维图像准直成平行光；
所述衍射光栅(4)用于将反射准直镜(3)反射的平行光分光为不同波长的单色光；
所述反射聚焦镜(5)用于将不同波长的单色光在一次焦平面(7)上聚焦成二维光谱图像；
所述微透镜组(6)置于一次焦平面(7)的感兴趣谱段所在区域，对该区域图像进行放大；
所述中继镜头(8)用于将一次焦平面(7)的二维光谱图像传递到探测器(9)上；
所述探测器(9)用于接收二维光谱图像信息。
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2018
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