【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光谱检测分析，尤其涉及一种角分辨光谱测量方法及系统。
技术介绍
1、近些年来，随着元宇宙的兴起，智能头显设备迎来了飞速发展。作为进入虚拟世界的窗口，智能头显在提供沉浸式体验方面发挥着至关重要的作用。为了实现更加出色的视觉效果和提升用户的沉浸感，一个关键问题是如何调节和优化像素点的发光角度，以改善屏幕的视角范围和视角依赖性，实现更加广阔的视野，减少用户的眩晕感，并且提供更加舒适、自然的观看体验。目前，市面上用于测量不同发光角度光谱的角度分辨光谱仪通常是采用旋转探测器或样品台的方式实现，存在角分辨率低、检测速度慢等问题。
2、光学透镜作为一种具有傅里叶变换功能的光学元件，其后焦面上光场的复振幅分布代表了物平面光场的二维傅里叶变换，利用这一特征可将不同发光角度的光谱信息与光学透镜后焦面上不同坐标的光谱信息一一对应，开发基于傅里叶变换的角分辨光谱测量系统。现有的基于傅里叶变换的角分辨光谱测量系统通常采用平移针孔的方法获取不同角度的光谱信息，存在光通量小，检测效率低等问题。
3、因此，需要一种角分辨光谱测量方法及系统，以解决或至少部分解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种角分辨光谱测量方法及系统，可实现不同角度光谱信息的可靠快速测量，实现角分辨率的有效调节。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案。
3、本专利技术提供了一种角分辨光谱测量方法，包括如下步骤：
4、部署物镜、成像透镜组、可调光阑、
5、调节所述第一成像透镜，使所述第一成像透镜的焦平面与所述物镜后焦面重合，所述物镜将相同传输角度的光信号聚焦到所述第一成像透镜的焦平面的同一位置，将不同传输角度的光信号聚焦到所述第一成像透镜的焦平面的不同位置，在所述第一成像透镜的焦平面上形成携带光谱角度信息的影像；
6、调节所述第二成像透镜，使所述第二成像透镜的焦平面与可调光阑重合，所述成像透镜组将入射到所述第一成像透镜的焦平面上的携带光信号角度信息的影像投影到可调光阑处，使得光谱的角度采集范围与可调光阑的通光孔径一一对应；
7、所述收集透镜将不同角度的光信号耦合进所述光谱仪，调节所述可调光阑的通光孔径，通过所述光谱仪多次采集不同角度范围的光信号的光谱数据。
8、可选地，所述可调光阑的通光孔半径为r时，光谱仪采集角度在[0,θ]范围内的光信号的光谱数据t，光信号的边缘角度通过以下公式计算得到：
9、
10、其中，θ为光信号的边缘角度，f0为所述物镜的焦距，f1为所述第一成像透镜的焦距，f2为第二成像透镜的焦距，r为所述可调光阑的通光孔半径。
11、可选地，将两次采集的不同角度范围的光信号的光谱数据进行差值计算，获得光信号在边缘角度的光谱数据及角分辨率，包括如下步骤：
12、调节所述可调光阑的通光孔半径为r0，此时光谱仪采集角度在[0,θ0]范围内的光信号的光谱数据t0，可调光阑的通光孔半径为r0时光信号的边缘角度通过以下公式计算得到：
13、
14、其中，θ0为所述可调光阑的通光孔半径为r0时光信号的边缘角度，r0为所述可调光阑的通光孔半径，f0为所述物镜的焦距，f1为所述第一成像透镜的焦距，f2为第二成像透镜的焦距；
15、调节所述可调光阑的通光孔半径为r1＝r0+δr，此时光谱仪采集角度在[0,θ1]范围内的光信号的光谱数据t1，可调光阑的通光孔半径为r1时光信号的边缘角度通过以下公式计算得到：
16、
17、其中，θ1为所述可调光阑的通光孔半径为r1时光信号的边缘角度，r1为所述可调光阑调节后的通光孔半径，f0为所述物镜的焦距，f1为所述第一成像透镜的焦距，f2为第二成像透镜的焦距；
18、则光信号在边缘角度θ0的光谱数据，通过以下公式计算得到：
19、
20、其中，为光信号在边缘角度θ0的光谱数据，t1为所述可调光阑的通光孔半径为r1时所述光谱仪采集的光谱数据，t0为所述可调光阑的通光孔半径为r0时所述光谱仪采集的光谱数据，δt0为两次采集的光谱数据的差值；
21、光信号在边缘角度θ0的光谱数据的角分辨率通过以下公式计算得到：
22、
23、其中，α为光信号在边缘角度θ0的光谱数据的角分辨率，f0为所述物镜的焦距，f1为所述第一成像透镜的焦距，f2为第二成像透镜的焦距，δr为两次采集光谱数据时可调光阑的通光孔半径的差值。
24、可选地，还包括如下步骤：连续调节所述可调光阑的通光孔径，并测量可调光阑的通光孔径连续变化时的光谱数据，对相邻通光孔径下采集的光谱数据进行差值，得到光信号沿不同边缘角度的光谱数据。
25、可选地，还包括如下步骤：连续调节所述可调光阑的通光孔径，同时调节可调光阑的通光孔径的变化量的大小，以调节角分辨光谱的角分辨率；测量可调光阑的通光孔径连续变化时的光谱数据，对相邻通光孔径下采集的光谱数据进行差值，得到光信号沿不同边缘角度的光谱数据，同时计算不同边缘角度的角分辨率。
26、基于相同的构思，本专利技术还提供了一种角分辨光谱测量系统，包括依次设置的物镜、成像透镜组、可调光阑、收集透镜和光谱仪，所述成像透镜组至少包括第一成像透镜和第二成像透镜；所述第一成像透镜靠近所述物镜设置，所述第二成像透镜靠近所述可调光阑设置；
27、所述第一成像透镜的焦平面与所述物镜后焦面重合，所述物镜将相同传输角度的信号光聚焦到所述第一成像透镜的焦平面的同一位置，将不同传输角度的信号光聚焦到所述第一成像透镜的焦平面的不同位置，在所述第一成像透镜的焦平面上形成携带光谱角度信息的影像；
28、所述第二成像透镜的焦平面与可调光阑重合，所述成像透镜组将入射到所述第一成像透镜的焦平面上的携带光谱角度信息的影像投影到可调光阑处，使得光谱的角度采集范围与可调光阑的通光孔径一一对应；
29、所述收集透镜将通过可调光阑的通光孔的不同角度的光信号耦合进所述光谱仪；
30、通过调节所述可调光阑的通光孔径对信号光的采集角度进行筛选，采集不同角度范围的光谱数据。
31、可选地，所述物镜为显微物镜、球面透镜、非球面透镜中的一种或多种的组合。
32、可选地，所述收集透镜为球面透镜、非球面透镜、圆柱形透镜、微透镜阵列和凹面镜中的一种或多种的组合。
33、可选地，所述第一成像透镜为球面透镜、非球面透镜、凹面镜中的一种或多中的组合，所述第二成像透镜为球面透镜、非球面透镜、凹面镜中的一种或多种的组合。
34、可选地，所述第一成像透镜与所述第二成像透镜之间可设置偏振元件和/或成像元件,其中偏振元件用于分析角分辨光谱的偏振特性，成像元件用于直接观察物镜焦平面处实空间和/或动量空间的像。
35、与现有技术相比，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种角分辨光谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，所述可调光阑的通光孔半径为r时，光谱仪采集角度在[0,θ]范围内的光信号的光谱数据T，光信号的边缘角度通过以下公式计算得到：
3.根据权利要求1所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，将两次采集的不同角度范围的光信号的光谱数据进行差值计算，获得光信号在边缘角度的光谱数据及角分辨率，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：连续调节所述可调光阑的通光孔径，并测量可调光阑的通光孔径连续变化时的光谱数据，对相邻通光孔径下采集的光谱数据进行差值，得到光信号沿不同边缘角度的光谱数据。
5.根据权利要求3所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：连续调节所述可调光阑的通光孔径，同时调节可调光阑的通光孔径的变化量的大小，以调节角分辨光谱的角分辨率；测量可调光阑的通光孔径连续变化时的光谱数据，对相邻通光孔径下采集的光谱数据进行差值，得到光信号沿不同边缘角度的光谱数据，同时计算不同边缘
6.一种角分辨光谱测量系统，用于实现上述权利要求1-5任一项所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，包括依次设置的物镜、成像透镜组、可调光阑、收集透镜和光谱仪，所述成像透镜组至少包括第一成像透镜和第二成像透镜；所述第一成像透镜靠近所述物镜设置，所述第二成像透镜靠近所述可调光阑设置；
7.根据权利要求6所述的角分辨光谱测量系统，其特征在于，所述物镜为显微物镜、球面透镜、非球面透镜中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求6所述的角分辨光谱测量系统，其特征在于，所述收集透镜为球面透镜、非球面透镜、圆柱形透镜、微透镜阵列和凹面镜中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求6所述的角分辨光谱测量方法及系统，其特征在于，所述第一成像透镜为球面透镜、非球面透镜、凹面镜中的一种或多种的组合，所述第二成像透镜为球面透镜、非球面透镜、凹面镜中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求6所述的角分辨光谱测量方法及系统，其特征在于，所述第一成像透镜与所述第二成像透镜之间可设置偏振元件和/或成像元件，其中偏振元件用于分析角分辨光谱的偏振特性，成像元件用于直接观察物镜焦平面处实空间和/或动量空间的像。
...【技术特征摘要】
1.一种角分辨光谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，所述可调光阑的通光孔半径为r时，光谱仪采集角度在[0,θ]范围内的光信号的光谱数据t，光信号的边缘角度通过以下公式计算得到：
3.根据权利要求1所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，将两次采集的不同角度范围的光信号的光谱数据进行差值计算，获得光信号在边缘角度的光谱数据及角分辨率，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：连续调节所述可调光阑的通光孔径，并测量可调光阑的通光孔径连续变化时的光谱数据，对相邻通光孔径下采集的光谱数据进行差值，得到光信号沿不同边缘角度的光谱数据。
5.根据权利要求3所述的角分辨光谱测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：连续调节所述可调光阑的通光孔径，同时调节可调光阑的通光孔径的变化量的大小，以调节角分辨光谱的角分辨率；测量可调光阑的通光孔径连续变化时的光谱数据，对相邻通光孔径下采集的光谱数据进行差值，得到光信号沿不同边缘角度的光谱数据，同时计算不同边缘角度的角分辨率。
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊敏，
申请(专利权)人：上海默乐光检科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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