【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱成像，具体涉及一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置。
技术介绍
1、高光谱成像技术在越来越多的领域进行应用，成像技术原理也日益更新，目前传统的光栅+镜头组的方案应用最为广泛，但其体积庞大、光路系统复杂、装配工艺难度大，在高光谱工业化应用需求下，难以进行改进适配，因此，现有技术一般采用的是超表面多光谱技术，近年来，超表面多光谱技术越来越成熟，但是还存在着较多缺点，其工作需要重构算法，工作时，重构算法与超表面结构加工的一致性、安装一致性、现场环境均相关，导致每台设备均需调整重构算法，使用前调校非常复杂，导致现有的超表面多光谱技术对不同环境的适应性不稳定，环境条件发生变化，对测量结果的影响存在较大的不确定性，同时现有的超表面多光谱波段数较少，很难精确的测量出被拍摄物体的精细光谱，因此应用领域比较受限，实用性较差。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题：现有的光谱成像技术结构、光路系统较为复杂，导致体积较为庞大，通用性较差，同时在工作时需要定制的重构算法，使用前调校非常复杂，且成像精度较差，多光谱波段数较少。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，包括：
3、取像镜头，用于收集来自目标区域的光线并将其聚焦在狭缝上；
4、狭缝，用于限制进入的光线宽度；
5、超表面分光成像系统，用于通过物理分光的方式实现准直功能、分光功能和聚焦功能；
6、传感器，
7、图像控制板，用于协调整个成像过程，以及获取、处理和传递传感器的图像信号；
8、其中，所述取像镜头的取像部位、狭缝、超表面分光成像系统和传感器的成像部位沿着光路延伸的方向光路导通，所述传感器与图像控制板数据连接，所述图像控制板通过传输接口与相应的外部设备数据连接，所述取像镜头在拍摄目标区域画面后获取整个目标区域的光线信号以将光线聚焦在狭缝上，所述狭缝透过光线的线型光部分给超表面分光成像系统，所述超表面分光成像系统对线型光部分进行准直、分光和聚焦后获取并聚焦对应波段波长的光线至传感器的成像部位上。
9、本专利技术工作时，通过取像镜头、狭缝、超表面分光成像系统、传感器和图像控制板的相互配合，适用于的波长范围支持深紫外波段、紫外波段、可见光波段、近红外波段、短波红外波段、中波红外波段和远红外波段，并可支持以上波段的部分或全部波段或几种波段的混合波段，光谱精细度高，容易达到纳米级或亚纳米级的光谱分辨率，同时采用能够实现准直功能、分光功能和聚焦功能的超表面分光成像系统，能够实现超高精度分光，且无需重构计算，同时优化了光路系统，结构紧凑，体积小，并减少了零件数量，方便部署，仅需少量调试即可投入使用。
10、作为优选，所述超表面分光成像系统包括至少一件超表面部件，所述超表面部件包括不同折射率的若干个介质柱和和背景介质，若干个介质柱均布置在背景介质中。
11、作为优选，若干个介质柱之间的阵列布局设置为一维线性阵列。
12、作为优选，所述介质柱的截面形状至少设置为圆形、正方形和三角形中的一种。
13、作为优选，若干个介质柱的排列方式设置为周期性排列，若干个周期性排列的介质柱之间根据所需实现的窄带分光波长范围确定的周期进行排列，所述介质柱的尺寸设置为小于目标波长，所述介质柱与相邻介质柱之间的中心距离设置为目标波长与介质柱的有效折射率的比值和预设的修正参数的和。
14、作为优选，若干个介质柱的排列方式设置为随机排列或准周期排列，若干个介质柱的尺寸分别设置为根据所需宽带分光波长范围确定的若干个不同的特征尺寸。
15、作为优选，若干个介质柱的位置和大小通过完全随机的方式布置在背景介质中。
16、作为优选，若干个介质柱的位置和大小通过准周期的方式布置在背景介质中。
17、本专利技术工作时，采用不同折射率的介质柱和背景介质，通过不同的介质柱截面形状组合，不同的介质柱间距来覆盖所需分光的波长范围，当采用周期性排列介质柱时，能够创建具有特定频率响应的超表面，从而高效地分离出所需的波长范围内的光线，当采用随机排列或准周期排列介质柱时，能够实现更宽频带内的高效分光，并能够在宽频带上提供均匀的光学响应，同时采用准周期排列介质柱，还能够进一步提高在宽频带表现出良好的分光性能，适用范围广，通用性好，且通过将若干个介质柱之间的阵列布局设置为一维线性阵列，适用于推扫式成像，成像精度高，成像效果好。
18、作为优选，所述狭缝布置在取像镜头的焦点位置，所述传感器的成像部位布置在超表面分光成像系统的焦点位置。
19、作为优选，还包括结构件，所述取像镜头、狭缝、超表面分光成像系统和传感器均固定安装在结构件上。
20、本专利技术的有益技术效果包括：
21、1、本专利技术通过取像镜头、狭缝、超表面分光成像系统、传感器和图像控制板的相互配合，适用于的波长范围支持深紫外波段、紫外波段、可见光波段、近红外波段、短波红外波段、中波红外波段和远红外波段，并可支持以上波段的部分或全部波段或几种波段的混合波段，光谱精细度高，容易达到纳米级或亚纳米级的光谱分辨率，同时采用能够实现准直功能、分光功能和聚焦功能的超表面分光成像系统，能够实现超高精度分光，且无需重构计算，同时优化了光路系统，结构紧凑，体积小，并减少了零件数量，方便部署，仅需少量调试即可投入使用。
22、2、本专利技术的采用不同折射率的介质柱和背景介质，通过不同的介质柱截面形状组合，不同的介质柱间距来覆盖所需分光的波长范围，当采用周期性排列介质柱时，能够创建具有特定频率响应的超表面，从而高效地分离出所需的波长范围内的光线，当采用随机排列或准周期排列介质柱时，能够实现更宽频带内的高效分光，并能够在宽频带上提供均匀的光学响应，同时采用准周期排列介质柱，还能够进一步提高在宽频带表现出良好的分光性能，适用范围广，通用性好，且通过将若干个介质柱之间的阵列布局设置为一维线性阵列，适用于推扫式成像，成像精度高，成像效果好。
23、本专利技术的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细地揭露。
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1.一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：所述超表面分光成像系统(3)包括至少一件超表面部件(31)，所述超表面部件(31)包括不同折射率的若干个介质柱和和背景介质，若干个介质柱均布置在背景介质中。
3.根据权利要求2所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：若干个介质柱之间的阵列布局设置为一维线性阵列。
4.根据权利要求2所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：所述介质柱的截面形状至少设置为圆形、正方形和三角形中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：若干个介质柱的排列方式设置为周期性排列，若干个周期性排列的介质柱之间根据所需实现的窄带分光波长范围确定的周期进行排列，所述介质柱的尺寸设置为小于目标波长，所述介质柱与相邻介质柱之间的中心距离设置为目标波长与介质柱的有效折射率的比值和预设的修正参数的和。
6.根据权利要求2所述的一种基于超
7.根据权利要求6所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：若干个介质柱的位置和大小通过完全随机的方式布置在背景介质中。
8.根据权利要求6所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：若干个介质柱的位置和大小通过准周期的方式布置在背景介质中。
9.根据权利要求1所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：所述狭缝(2)布置在取像镜头(1)的焦点位置，所述传感器(4)的成像部位布置在超表面分光成像系统(3)的焦点位置。
10.根据权利要求1所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：还包括结构件，所述取像镜头(1)、狭缝(2)、超表面分光成像系统(3)和传感器(4)均固定安装在结构件上。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：所述超表面分光成像系统(3)包括至少一件超表面部件(31)，所述超表面部件(31)包括不同折射率的若干个介质柱和和背景介质，若干个介质柱均布置在背景介质中。
3.根据权利要求2所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：若干个介质柱之间的阵列布局设置为一维线性阵列。
4.根据权利要求2所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：所述介质柱的截面形状至少设置为圆形、正方形和三角形中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种基于超表面结构的推扫式高光谱成像装置，其特征在于：若干个介质柱的排列方式设置为周期性排列，若干个周期性排列的介质柱之间根据所需实现的窄带分光波长范围确定的周期进行排列，所述介质柱的尺寸设置为小于目标波长，所述介质柱与相邻介质柱之间的中心距离设置为目标波长与介质柱的有效折射率的比值和预设的修正参...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡青，潘明忠，马强，
申请(专利权)人：杭州光视精密技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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