[实用新型]一种基于面阵列多波长滤光器的微型光谱成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于面阵列多波长滤光器的微型光谱成像系统。

背景技术

光谱成像技术是一类将成像技术和光谱技术相结合的新型多维信息获取技术，它能够同时得到被检测目标的空间信息和光谱信息，组成数据立方，实现“图谱合一”，可以同时获得检测目标空间各点的光谱，从而进一步得到空间各点的组成和结构信息，因此被广泛地应用于航空航天遥感、工业、农业、生物医药、食品安全和环境监测等领域。

分光方式的不同带来光谱成像系统性能、结构复杂程度、重量和体积等的不同。按照分光方式的不同，光谱成像系统可以分为干涉型光谱成像系统、色散型光谱成像系统和滤光片型光谱成像系统。干渉型光谱成像系统通常具有较大的体积以及可移动的部件，小型化困难；色散型光谱成像系统可分为光栅型和棱镜型，光栅型往往光能量的损失较大，降低了灵敏度，而棱镜型体积较大，难以做到小型化；滤光片型光谱成像系统的结构比色散型和干涉型光谱成像系统更简单灵活，成本更低。滤光片型光谱成像系统又可分为滤光片轮式，可调谐滤光片式和线性渐变滤光片式，其中滤光片轮式工作时存在运动部件，可靠性低；可调谐滤光片式波段切换速度有限，限制了其应用；线性渐变滤光片式结构简单，扫描速度虽然有所提高，但仍然难以满足实际应用的需要。

因此现有的传统光谱成像系统不能同时满足微型化和采样速度快的要求，在很大程度上制约了光谱成像系统的应用。如何实现光谱成像系统的微型化、轻量化，并在实际应用中作为在线监测设备，或以传感器的形式与便携式移动电子设备融合，是当前光谱成像系统亟待解决的难题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种基于面阵列多波长滤光器的微型光谱成像系统，以解决现有光谱成像系统体积大、扫描速度慢、在实际应用中不能集成在便携式移动电子设备中的问题。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本实用新型通过下述技术方案实现。

一种基于面阵列多波长滤光器的微型光谱成像系统，其特征在于，包括：面阵列光阀，面阵列多波长滤光器，检测器，控制系统、光源和物镜；所述物镜、面阵列光阀、面阵列多波长滤光器和检测器在空间上依次叠加，分别与控制系统连接；控制系统调节物镜的焦距、控制面阵列光阀的开关，控制检测器将电信号转换成数字信号并输出、控制光源的开关。

根据本实用新型，所述光源其特征在于，光源是紫外、可见光、近红外、中红外或复合发射光源的一种或多种；光源发出的光经待测物反射或透射后依次通过物镜、面阵列光阀和面阵列多波长滤光器后，到达成像检测器。

根据本实用新型，所述成像面阵列光阀由二维阵列的光阀单元组成，呈矩形，光阀单元之间彼此独立，并可被单独控制其打开或关闭。二维阵列光阀单元由中间的液晶分子和相互平行的上下两个偏光板组成，上下两个偏光板的起偏、检偏角度一致。不加电压时，光线会因为液晶将偏振光旋转90°而无法透过；施加电压时，液晶分子发生转动，长轴方向与光线平行，光线可以通过。

根据本实用新型，所述成像面阵列多波长滤光器由多波长滤光器单元组成，呈矩形，滤光器单元之间彼此独立。每个单元由若干二维阵列的滤光通道构成，通道数量与光阀单元的数量相同，并且在空间位置上一一对应。每一个通道只能允许一个特定波长的光通过。

根据本实用新型，所述成像检测器完成光信号的接收以及将光信号转换为电信号的功能。

根据本实用新型，所述物镜将入射光线聚焦；所述基于面阵列多波长滤光器的微型光谱成像系统对待测物的一个视场进行扫描，完成该视场扫描后，逐次移动，直至获得待测物的完整光谱成像数据。

（三）有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型中，面阵列光阀控制光的接收，接收到的光经面阵列多波长滤光器分光后进入检测器并输出信号，实现光谱成像系统的微型化，解决了现有光谱成像仪器体积庞大、在实际应用中不能以传感器的形式与便携式移动电子设备融合的问题。

附图说明

图1是为本实用新型实施例的结构示意图。

图中，1：成像面阵列光阀；2：成像面阵列多波长滤光器；3：成像检测器；4：控制系统；5：仪器光源；6：成像物镜；11：面阵列液晶光阀单元；21：成像面阵列多波长滤光器通道；22：成像面阵列多波长滤光器单元。

图2为本实用新型实施例的面阵列常黑型液晶光阀加电压状态结构示意图。