【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光譜成像，具體涉及一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置。
技術介紹
1、高光譜成像技術在越來越多的領域進行應用，成像技術原理也日益更新，目前傳統的光柵+鏡頭組的方案應用最為廣泛，但其體積龐大、光路系統復雜、裝配工藝難度大，在高光譜工業化應用需求下，難以進行改進適配，因此，現有技術一般采用的是超表面多光譜技術，近年來，超表面多光譜技術越來越成熟，但是還存在著較多缺點，其工作需要重構算法，工作時，重構算法與超表面結構加工的一致性、安裝一致性、現場環境均相關，導致每臺設備均需調整重構算法，使用前調校非常復雜，導致現有的超表面多光譜技術對不同環境的適應性不穩定，環境條件發生變化，對測量結果的影響存在較大的不確定性，同時現有的超表面多光譜波段數較少，很難精確的測量出被拍攝物體的精細光譜，因此應用領域比較受限，實用性較差。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題：現有的光譜成像技術結構、光路系統較為復雜，導致體積較為龐大，通用性較差，同時在工作時需要定制的重構算法，使用前調校非常復雜，且成像精度較差，多光譜波段數較少。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，包括：
3、取像鏡頭，用于收集來自目標區域的光線并將其聚焦在狹縫上；
4、狹縫，用于限制進入的光線寬度；
5、超表面分光成像系統，用于通過物理分光的方式實現準直功能、分光功能和聚焦功能；
6、傳感器，
7、圖像控制板，用于協調整個成像過程，以及獲取、處理和傳遞傳感器的圖像信號；
8、其中，所述取像鏡頭的取像部位、狹縫、超表面分光成像系統和傳感器的成像部位沿著光路延伸的方向光路導通，所述傳感器與圖像控制板數據連接，所述圖像控制板通過傳輸接口與相應的外部設備數據連接，所述取像鏡頭在拍攝目標區域畫面后獲取整個目標區域的光線信號以將光線聚焦在狹縫上，所述狹縫透過光線的線型光部分給超表面分光成像系統，所述超表面分光成像系統對線型光部分進行準直、分光和聚焦后獲取并聚焦對應波段波長的光線至傳感器的成像部位上。
9、本專利技術工作時，通過取像鏡頭、狹縫、超表面分光成像系統、傳感器和圖像控制板的相互配合，適用于的波長范圍支持深紫外波段、紫外波段、可見光波段、近紅外波段、短波紅外波段、中波紅外波段和遠紅外波段，并可支持以上波段的部分或全部波段或幾種波段的混合波段，光譜精細度高，容易達到納米級或亞納米級的光譜分辨率，同時采用能夠實現準直功能、分光功能和聚焦功能的超表面分光成像系統，能夠實現超高精度分光，且無需重構計算，同時優化了光路系統，結構緊湊，體積小，并減少了零件數量，方便部署，僅需少量調試即可投入使用。
10、作為優選，所述超表面分光成像系統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個介質柱和和背景介質，若干個介質柱均布置在背景介質中。
11、作為優選，若干個介質柱之間的陣列布局設置為一維線性陣列。
12、作為優選，所述介質柱的截面形狀至少設置為圓形、正方形和三角形中的一種。
13、作為優選，若干個介質柱的排列方式設置為周期性排列，若干個周期性排列的介質柱之間根據所需實現的窄帶分光波長范圍確定的周期進行排列，所述介質柱的尺寸設置為小于目標波長，所述介質柱與相鄰介質柱之間的中心距離設置為目標波長與介質柱的有效折射率的比值和預設的修正參數的和。
14、作為優選，若干個介質柱的排列方式設置為隨機排列或準周期排列，若干個介質柱的尺寸分別設置為根據所需寬帶分光波長范圍確定的若干個不同的特征尺寸。
15、作為優選，若干個介質柱的位置和大小通過完全隨機的方式布置在背景介質中。
16、作為優選，若干個介質柱的位置和大小通過準周期的方式布置在背景介質中。
17、本專利技術工作時，采用不同折射率的介質柱和背景介質，通過不同的介質柱截面形狀組合，不同的介質柱間距來覆蓋所需分光的波長范圍，當采用周期性排列介質柱時，能夠創建具有特定頻率響應的超表面，從而高效地分離出所需的波長范圍內的光線，當采用隨機排列或準周期排列介質柱時，能夠實現更寬頻帶內的高效分光，并能夠在寬頻帶上提供均勻的光學響應，同時采用準周期排列介質柱，還能夠進一步提高在寬頻帶表現出良好的分光性能，適用范圍廣，通用性好，且通過將若干個介質柱之間的陣列布局設置為一維線性陣列，適用于推掃式成像，成像精度高，成像效果好。
18、作為優選，所述狹縫布置在取像鏡頭的焦點位置，所述傳感器的成像部位布置在超表面分光成像系統的焦點位置。
19、作為優選，還包括結構件，所述取像鏡頭、狹縫、超表面分光成像系統和傳感器均固定安裝在結構件上。
20、本專利技術的有益技術效果包括：
21、1、本專利技術通過取像鏡頭、狹縫、超表面分光成像系統、傳感器和圖像控制板的相互配合，適用于的波長范圍支持深紫外波段、紫外波段、可見光波段、近紅外波段、短波紅外波段、中波紅外波段和遠紅外波段，并可支持以上波段的部分或全部波段或幾種波段的混合波段，光譜精細度高，容易達到納米級或亞納米級的光譜分辨率，同時采用能夠實現準直功能、分光功能和聚焦功能的超表面分光成像系統，能夠實現超高精度分光，且無需重構計算，同時優化了光路系統，結構緊湊，體積小，并減少了零件數量，方便部署，僅需少量調試即可投入使用。
22、2、本專利技術的采用不同折射率的介質柱和背景介質，通過不同的介質柱截面形狀組合，不同的介質柱間距來覆蓋所需分光的波長范圍，當采用周期性排列介質柱時，能夠創建具有特定頻率響應的超表面，從而高效地分離出所需的波長范圍內的光線，當采用隨機排列或準周期排列介質柱時，能夠實現更寬頻帶內的高效分光，并能夠在寬頻帶上提供均勻的光學響應，同時采用準周期排列介質柱，還能夠進一步提高在寬頻帶表現出良好的分光性能，適用范圍廣，通用性好，且通過將若干個介質柱之間的陣列布局設置為一維線性陣列，適用于推掃式成像，成像精度高，成像效果好。
23、本專利技術的其他特點和優點將會在下面的具體實施方式、附圖中詳細地揭露。
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1.一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：所述超表面分光成像系統(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個介質柱和和背景介質，若干個介質柱均布置在背景介質中。
3.根據權利要求2所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：若干個介質柱之間的陣列布局設置為一維線性陣列。
4.根據權利要求2所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：所述介質柱的截面形狀至少設置為圓形、正方形和三角形中的一種。
5.根據權利要求2所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：若干個介質柱的排列方式設置為周期性排列，若干個周期性排列的介質柱之間根據所需實現的窄帶分光波長范圍確定的周期進行排列，所述介質柱的尺寸設置為小于目標波長，所述介質柱與相鄰介質柱之間的中心距離設置為目標波長與介質柱的有效折射率的比值和預設的修正參數的和。
6.根據權利要求2所述的一種基于超
7.根據權利要求6所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：若干個介質柱的位置和大小通過完全隨機的方式布置在背景介質中。
8.根據權利要求6所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：若干個介質柱的位置和大小通過準周期的方式布置在背景介質中。
9.根據權利要求1所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：所述狹縫(2)布置在取像鏡頭(1)的焦點位置，所述傳感器(4)的成像部位布置在超表面分光成像系統(3)的焦點位置。
10.根據權利要求1所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：還包括結構件，所述取像鏡頭(1)、狹縫(2)、超表面分光成像系統(3)和傳感器(4)均固定安裝在結構件上。
...【技術特征摘要】
1.一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：所述超表面分光成像系統(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個介質柱和和背景介質，若干個介質柱均布置在背景介質中。
3.根據權利要求2所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：若干個介質柱之間的陣列布局設置為一維線性陣列。
4.根據權利要求2所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：所述介質柱的截面形狀至少設置為圓形、正方形和三角形中的一種。
5.根據權利要求2所述的一種基于超表面結構的推掃式高光譜成像裝置，其特征在于：若干個介質柱的排列方式設置為周期性排列，若干個周期性排列的介質柱之間根據所需實現的窄帶分光波長范圍確定的周期進行排列，所述介質柱的尺寸設置為小于目標波長，所述介質柱與相鄰介質柱之間的中心距離設置為目標波長與介質柱的有效折射率的比值和預設的修正參...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡青，潘明忠，馬強，
申請(專利權)人：杭州光視精密技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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