[发明专利]一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统，其特征在于：包括目标(1)、成像子系统(2)、DMD工作面(3)、位于DMD工作面(3)上的若干个微镜扫描单元(3-0)、线型微镜阵列(4)、固定点M(5)、分光子系统(6)以及探测器工作面(7)，所述线型微镜阵列(4)包括若干个线型微镜单元(4-0)，所述线型微镜单元(4-0)的数量与所述微镜扫描单元(3-0)的数量相同，其中：

所述目标(1)和成像子系统(2)分别位于DMD工作面(3)的物面处和像面处，目标(1)经过成像子系统(2)所成的目标(1)像被DMD工作面(3)的微镜扫描单元(3-0)按列划分；

所述线型微镜阵列(4)位于所述DMD工作面(3)上每个微镜扫描单元(3-0)处于偏转工作状态时的光线的出射方向上，所述DMD工作面(3)上每个微镜扫描单元(3-0)处于偏转工作状态时必须将对应列的目标(1)像反射至线型微镜阵列(4)中对应的线型微镜单元上，且经过DMD工作面(3)上每个微镜扫描单元(3-0)中心的光线同样经过线型微镜阵列(4)中对应的线型微镜单元(4-0)中心；

通过改变线型微镜阵列(4)中每个线型微镜单元(4-0)的偏转角度，使经过每个线型微镜单元(4-0)中心的出射光线会聚到固定点M(5)，进入到分光子系统(6)中；

进入分光子系统(6)的光线经过准直、色散和聚焦，最终获得的色散光谱成像在探测器工作面(7)的同一位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统，其特征在于：所述成像子系统(2)为望远镜头、或显微镜头。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统，其特征在于：DMD工作面(3)由DMD微镜阵列构成，DMD微镜阵列的列数和行数分别为a和b，每个DMD微镜阵列由若干个微镜扫描单元(3-0)构成，每个微镜扫描单元(3-0)包含m列微镜，每列微镜的宽度为d，每列微镜扫描单元(3-0)的宽度为md，且满足；每列微镜都只具有偏转角度相同、方向相反的正、负两种偏转状态，选择其中一种偏转状态作为“ON”工作状态，处于该状态下的微镜扫描单元(3-0)会将选中的目标(1)像反射到线型微镜阵列(4)上；另一种偏转状态作为“OFF”状态，处于该状态下的微镜扫描单元(3-0)负责将选中的目标(1)像反射到光谱成像系统外。

4.根据权利要求1所述的一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统，其特征在于：线型微镜阵列(4)为基于MEMS技术的长条形扫描微镜阵列。

5.根据权利要求1所述的一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统，其特征在于：所述分光子系统(6)包括准直元件、色散元件和聚焦元件。

6.根据权利要求1所述的一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像系统，其特征在于：所述探测器工作面(7)位于分光子系统(6)的像面位置，用于采集分光子系统(6)出射的色散光谱。

7.一种基于DMD和线型微镜阵列的光谱成像方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：

步骤1：控制DMD工作面(3)上的第1个微镜扫描单元(3-0)和对应的线型微镜阵列(4)的第1个线型微镜单元(4-0)同时处于“ON”工作状态，DMD工作面(3)上其余的微镜扫描单元(3-0)和线型微镜阵列(4)的其余线型微镜单元(4-0)处于“OFF”状态，第1列目标像的光线先后被第1个微镜扫描单元(3-0)和第1个线型微镜单元(4-0)反射，然后会聚到固定点M(5)进入分光子系统(6)中，得到的色散光谱会聚在探测器工作面(7)上，探测器工作面(7)记录并存储此时的色散光谱图，第1个微镜扫描单元(3-0)和第1个线型微镜单元(4-0)的偏转工作结束，完成了第1列目标像的光谱成像；

步骤2：控制DMD工作面(3)的第2个微镜扫描单元(3-0)和对应的线型微镜阵列(4)的第2个线型微镜单元(4-0)同时处于“ON”工作状态，其他微镜扫描单元(3-0)和其他线型微镜单元(4-0)处于“OFF”状态，第2列目标像的光线先后被第2个微镜扫描单元(3-0)和第2个线型微镜单元(4-0)反射，最后由固定点M(5)进入到分光子系统(6)中，得到的色散光谱会聚在探测器工作面(7)上，探测器工作面(7)记录并存储此时的色散光谱图，第2个微镜扫描单元(3-0)和第2个线型微镜单元(4-0)的偏转工作结束，完成了第2列目标像的光谱成像；

步骤3：分别控制DMD工作面(3)的第3、4……2N个微镜扫描单元(3-0)和对应的线型微镜阵列(4)的第3、4……2N个线型微镜单元(4-0)按顺序同时处于“ON”工作状态，探测器工作面(7)同步记录并存储相应的色散光谱图，完成第3、4……2N列目标像的光谱成像；

步骤4：控制DMD工作面(3)的第2N+1个微镜扫描单元(3-0)和对应的线型微镜阵列(4)的第2N+1个线型微镜单元(4-0)同时处于“ON”工作状态，其他微镜扫描单元(3-0)和其他线型微镜单元(4-0)处于“OFF”状态，第2N+1列目标像的光线先后被第2N+1个微镜扫描单元(3-0)和第2N+1个线型微镜单元(4-0)反射，最后由固定点M(5)进入到分光子系统(6)中，得到的色散光谱会聚在探测器工作面(7)，探测器工作面(7)记录并存储此时的色散光谱图，第2N+1个微镜扫描单元(3-0)和第2N+1个线型微镜单元(4-0)的偏转工作结束，完成了第2N+1列目标像的光谱成像；

步骤5：对探测器工作面(7)采集到的2N+1幅色散光谱图进行数据处理，得出目标(1)的二维空间景象和一维光谱信息，即完整的三维数据立方体。