[发明专利]一种基于微透镜阵列的高光谱相机

说明书

本发明公开了一种基于微透镜阵列的高光谱相机，包括：前段光学系统、视场分割系统、色散系统以及探测器；其中，所述视场分割系统包括依次设置的微透镜阵列和针孔阵列，所述微透镜阵列的前焦面与所述前端光学系统的像面重合，所述针孔阵列位于所述微透镜阵列的子孔径平面。本发明的高光谱相机，将一维线性视场扩展为二维视场，实现对二维视场内目标的实时监测，大大提高了探测速度。同时，通过使用微透镜阵列来进行视场分割，可以使现有的探测器实现大视场、高光谱分辨率的同时，实现高空间分辨率。

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，特别涉及一种基于微透镜阵列的高光谱相机。

背景技术

高光谱相机又被称为成像光谱仪，它是一种能够同时获得探测目标光谱信息和图像信息的新兴光学仪器。成像光谱仪最早诞生于天文领域，天文学家利用它进行宇宙的探索。随着成像光谱仪独特优势的显现，众多科学领域都对之趋之若鹜，例如空间科学、环境科学、医学研究等。近些年，随着技术发展与应用需求的提高，成像光谱仪在商业领域也有非常广泛的应用，例如农业遥感、林业遥感、国防安全、工业生产在线检测、生命科学、考古等，并逐渐成为很多领域重要的检测手段。

目前，市场上广泛使用的高光谱相机为传统的狭缝式成像光谱，如图1所示结构，该相机包括前端光学系统和色散系统，这种相机需要通过扫描完成目标的探测，并通过多次测量，采集到同时包含目标空间几何图像与光谱信息的数据立方。但是，目前的高光谱相机虽然可以完成提供光谱信息与图像信息的功能，但是它在使用上仍有较为明显的缺陷，如受入射狭缝限制，他们的视场通常为一个很窄的区域，若要完成目标的探测，则需分区扫描进行多次测量。因此，如果要完成一个大区域的探测，要则需花费较长时间。

发明内容

本发明旨在克服上述在先技术的不足，提供一种基于微透镜阵列的高光谱相机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于微透镜阵列的高光谱相机，包括：前段光学系统、视场分割系统、色散系统以及探测器；

其中，所述视场分割系统包括依次设置的微透镜阵列和针孔阵列，所述微透镜阵列的前焦面与所述前端光学系统的像面重合，所述针孔阵列位于所述微透镜阵列的子孔径平面。

其中，所述针孔阵列的两个外侧面涂黑。

其中，所述所述针孔阵列设置在可调节的机械部件上，用于调节所述针孔阵列与所述微透镜阵列之间的位置。

其中，所述微透镜阵列使用非球面透镜组合制成。

其中，所述微透镜阵列使用双凸面透镜组合制成。

其中，所述前端光学系统包括孔径光阑，所述孔径光阑的光圈大小可调。

其中，所述色散系统包括准直系统，所述针孔阵列位于所述准直系统的前焦面。

其中，所述色散系统还包括：在所述准直系统的出射光方向依次设置的色散元件、成像子系统和探测器，所述色散元件对所述准直系统准直后的光进行色散，所述色散后的光经过所述成像子系统后，成像在所述探测器上。

其中，所述光谱相机还包括分光系统，所述分光系统设置在所述前端光学系统与视场分割系统之间，用于将所述前端分光系统的光分成两束，其中一束入射到所述视场分割系统。

其中，所述光谱相机还包括成像系统，所述分光系统分成的两束光的另一束光入射到所述成像系统。

其中，所述光谱相机还包括融合器，所述融合器将所述成像系统采集的图像与所述探测器采集的图像进行融合。

其中，所述分光系统为不均等分光板，用于将前端光学系统的光分成不均等的两束光。

其中，所述色散元件为透射式光栅。