快照式光谱成像系统技术方案

本申请公开了一种快照式光谱成像系统，涉及光谱成像的技术领域，本申请的快照式光谱成像系统包括聚焦透镜、视场光阑、阵列超透镜、色散超透镜以及探测装置，通过采用阵列超透镜和色散超透镜可以极大地降低整个系统的体积和重量，并且本申请的快照式光谱成像系统各个光学部件之间可以实现高精度对准，从而提供一种使用灵活、成像速度快且高精度的光谱成像系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
快照式光谱成像系统


[0001]本申请涉及光谱成像的
，具体地，本申请涉及一种快照式光谱成像系统。

技术介绍

[0002]光谱成像技术是一种将光学成像和光谱分析相结合的一种成像技术，它可以获得目标的多维度的信息，例如二维空间信息和一维光谱信息，或者三维空间信息和一维光谱信息等等。
[0003]在传统的光谱成像中，在空间上对目标进行一维或二维的数据扫描，并依次获得每一位置的光谱信息，最后合成包括二维空间信息和一维光谱信息的三维信息。但是，这种方式扫描得到的信息不是实时的，并且在扫描过程中，需要严格保证成像光谱仪与探测目标之间的空间位置关系，稍有偏差，就会影响最终的成像效果，限制其应用范围。
[0004]随着技术的发展，出现了一种可实时扫描目标的三维信息的方法，称为快照式光谱成像技术。这种方式只通过探测器一次成像即可获得目标的空间光谱信息和二维的空间信息。
[0005]但是，现有的快照式光谱成像装置的重量和体积庞大，并且对相机的位置姿态要求高，因此其使用场景严重受限且精度波动大。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本申请提供了一种改进的快照式光谱成像系统，用于提供目标物的空间信息和光谱信息，快照式光谱成像系统在来自所述目标物的入射光的方向上依次包括聚焦透镜、视场光阑、阵列超透镜、色散超透镜以及探测装置，其中
[0007]聚焦透镜配置为，将来自目标物的光束至少部分会聚至聚焦透镜的像方焦面处，进而形成中间像；
[0008]视场光阑设置在所述聚焦透镜的像方焦面处；
[0009]阵列超透镜配置为，将视场光阑处的中间像映射成一系列的子像；
[0010]色散超透镜配置为，将来自阵列超透镜的各个子像的光进行分光色散并且偏折到探测装置的对应位置处。
[0011]在本申请的一个实施方式中，聚焦透镜可以为聚焦超透镜。
[0012]在本申请的一个实施方式中，阵列超透镜由多个阵列排列的子镜构成，每个子镜分别对所述中间像进行成像，从而通过阵列超透镜形成对应于子镜的阵列排列的子像阵列。
[0013]在本申请的一个实施方式中，子镜的形状可以为正方形、长方形、圆形或正六边形。
[0014]在本申请的一个实施方式中，快照式光谱成像系统还包括结构光装置，所述结构光装置配置为，发射经编码的光并且将其投射到目标物以及接收从目标物返回的编码变化的光。
[0015]在本申请的一个实施方式中，快照式光谱成像系统还包括半反半透镜，所述半反半透镜配置为将结构光装置发射的光反射至目标物，并且将从目标物返回的光部分地反射回所述结构光装置，并且使返回的光部分地透射。
[0016]在本申请的一个实施方式中，视场光阑是可调元件，以使子像不发生混叠。
[0017]在本申请的一个实施方式中，色散超透镜为可调的色散超透镜，所述可调的色散超透镜能够对光谱分辨率进行调节。
[0018]在本申请的一个实施方式中，探测装置包括探测器阵列，所述探测器阵列用于探测不同频率的光。
[0019]在本申请的一个实施方式中，快照式光谱成像系统通过晶圆级封装结合在一起。
[0020]本申请的有益效果为：
[0021]通过设置多个超透镜，相比于传统设备中需要使用不同工艺加工光学器件，本申请的加工工艺更加方便，有效地简化了光学系统的生产复杂程度。此外，通过采用超透镜或超透镜的组合，使得系统的整体结构更加简单、重量更轻、体积更小巧且成像速度更快，使得根据本申请的快照式光谱成像系统可以灵活应用于各种场景。进一步地，通过在光路上设置例如可调的色散超透镜，还可以方便地对光谱分辨率进行调节，进一步增强本技术的系统的使用精度和灵活性。
附图说明
[0022]所包括的附图用于提供本申请的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本申请的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本申请的原理。
[0023]图1示出本申请的一个实施例的光谱成像系统。
[0024]图2示出本申请的另一实施例的光谱成像系统。
[0025]图3示出本申请的实施例的阵列超透镜的一种镜面结构示意图。
[0026]图4示出本申请的实施例的纳米结构单元的结构示意图。
[0027]图5示出本申请的实施例的超结构单元的排布方式示意图。
[0028]图6示出本申请的实施例的可调的色散超透镜的一个纳米结构单元的示意图。
[0029]图中附图标记分别表示：
[0030]1、聚焦超透镜；11、基底；12、纳米结构；13、填充材料；2、视场光阑；3、阵列超透镜；4、色散超透镜；5、探测装置；61、结构光装置；62、半反半透镜；7、目标物；111、第一电极；112、第二电极；113、连接层；115、第一绝缘层；116、第二绝缘层；117、填充物。
具体实施方式
[0031]现将在下文中参照附图更全面地描述本申请，在附图中示出了各实施方式。然而，本申请可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本申请将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本申请的范围。通篇相同的附图标记表示相同的部件。再者，在附图中，为了清楚地说明，部件的厚度、比率和尺寸被放大。
[0032]本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的
限制，而是旨在包括单数和复数二者。例如，除非上下文清楚地另有所指，否则“一个部件”的含义与“至少一个部件”相同。“至少之一”不应被解释为限制于数量“一”。“或”意指“和/或”。术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。
[0033]除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否则不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。
[0034]“包括”或“包含”的含义指明了性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合，但是并未排除其他的性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合。
[0035]本文参照作为理想化的实施方式的截面图描述了实施方式。从而，预见到作为例如制造技术和/或公差的结果的、相对于图示的形状变化。因此，本文描述的实施方式不应被解释为限于如本文示出的区域的具体形状，而是应包括因例如制造导致的形状的偏差。例如，被示出或描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性特征。而且，所示出的锐角可以被倒圆。因此，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状并非旨在示出区域的精确形状并且并非旨在限制权利要求的范围。
[0036]在下文中，参照附图描述根据本申请的示例性的实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快照式光谱成像系统，用于提供目标物(7)的空间信息和光谱信息，其特征在于，所述快照式光谱成像系统在来自所述目标物(7)的入射光的方向上依次包括聚焦透镜、视场光阑(2)、阵列超透镜(3)、色散超透镜(4)以及探测装置(5)，其中所述聚焦透镜配置为，将来自所述目标物(7)的光束至少部分会聚至所述聚焦透镜的像方焦面处，进而形成中间像；所述视场光阑(2)设置在所述聚焦透镜的所述像方焦面处；所述阵列超透镜(3)配置为，将所述视场光阑(2)处的所述中间像映射成一系列的子像；所述色散超透镜(4)配置为，将来自所述阵列超透镜(3)的各个子像的光进行分光色散并且偏折到所述探测装置(5)的对应位置处。2.根据权利要求1所述的快照式光谱成像系统，其特征在于，所述聚焦透镜为聚焦超透镜(1)。3.根据权利要求1所述的快照式光谱成像系统，其特征在于，所述阵列超透镜(3)由多个阵列排列的子镜构成，每个子镜分别对所述中间像进行成像，从而通过所述阵列超透镜(3)形成对应于所述子镜的阵列排列的子像阵列。4.根据权利要求3所述的快照式光谱成像系统，其特征在于，所述子镜的形状包括正方形、长方形、圆形或正六边形。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小波，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：