[發明專利]一種基于數字微鏡器件的像素級掃描光譜成像系統及成像方法

有效

• 申請號: 201610067454.X
• 申請日: 2016-01-30
• 公開（公告）號: CN105527021B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 虞益挺;閆治晚
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

1.一種基于像素級掃描光譜成像系統的像素級掃描光譜成像方法，所述像素級掃描光譜成像系統主要包括：目標1、前置成像系統2、DMD3、準直鏡4、光柵5、成像物鏡6、CCD相機7；目標1與DMD3分別放置在前置成像系統2的物面與像面處，DMD3上的微鏡將前置成像系統2所成的目標像反射給準直鏡4，經過準直鏡4的光線平行照射到光柵5上，光柵5色散后的光譜最后由成像物鏡6成像到CCD相機7上；

所述的前置成像系統2包括前置成像鏡，它將目標成像到第一像面處；

所述的DMD3包括多種微鏡陣列；具有兩種穩定的偏轉狀態：正偏轉和負偏轉,正負偏轉角度相同，方向相反；當微鏡處于正偏轉時，將選通目標像的光反射到后續光路中；當微鏡處于負偏轉時，將目標像的光反射到后續光路外，從而實現像素掃描功能；

所述的準直鏡4、前置成像系統2、DMD3構成了像素掃描系統；其中，DMD3放置在前置成像系統2的像面處；準直鏡4放置在DMD3的出射光路中；

所述的光柵5可以為反射式光柵或透射式光柵；

所述的光柵5、成像物鏡6、CCD相機7構成了分光成像系統；其中，光柵5、CCD相機7分別放置在成像物鏡6的物面和像面處，

其特征在于，包括以下基本步驟：

步驟1：通過控制DMD3使得第1列微鏡偏轉，選通目標像的光進入后續光路系統；

步驟2：選通的光經過后續光路系統使光譜平行照射到CCD相機7上；

步驟3：定義光譜色散方向為X軸方向,與X軸垂直為Y軸方向，目標光通過光柵5色散后，在X軸方向上不同波長依次色散開，在Y軸方向上得到不同空間位置的光譜分量；

步驟4：CCD記錄、存儲探測到的第1幅光譜數據圖，完成第1列像素的光譜成像；

步驟5：控制DMD使得第2列的微鏡偏轉，選通目標像的光進入后續光路系統；

步驟6：由于目標像在X軸方向上發生了偏移，因此對應色散后的光譜在CCD相機上也相應發生了偏移；記錄此時的光譜數據圖，完成第2列像素的光譜成像；

步驟7：控制DMD微鏡的偏轉，使得系統依次完成第3、4、……、n-1列目標像的光譜成像；

步驟8：控制DMD使得第n列的微鏡偏轉，選通目標像的光進入后續光路系統；

步驟9：由于不同空間位置在X軸方向上的光譜像發生了偏移，因此只要保證最后一列目標像的光譜能完整的入射到CCD相機上，就可完成對整個空間目標的光譜成像；

步驟10：對CCD相機測得的n幅光譜圖像進行數據處理，得出目標的二維空間景象和一維光譜信息，完成目標的光譜成像。