一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀制造技術

一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，包括光源、準直透鏡、微鏡陣列、分光成像系統和單點探測器；通過對微鏡陣列進行區域劃分，軟件數控微鏡陣元的開關，使得微鏡陣列分別完成光譜儀器的入射狹縫控制與光譜調制功能；光源出射的光經準直透鏡后到達微鏡陣列構造狹縫區Ⅰ，選通的光經固定閃耀光柵分光后由第一成像透鏡將色散光速成像到微鏡陣列編碼調制區Ⅱ，最后經第二成像透鏡成像到單點探測器完成光譜的探測；通過軟件數控微鏡陣列兩個區域，實現構造入射狹縫和光譜調制功能，使得光譜儀光學分辨率與象元分辨率均可通過軟件編程調節，具有高精度、高可靠性、易于調節、結構緊湊、集成化高，微型化等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種光譜探測設備，更具體的說，本專利技術涉及一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀。
技術介紹
光譜儀器的分辨率主要受入射狹縫的影響，目前的光譜儀器通常采用硬件加工制作入射狹縫的方案，存在狹縫加工制作困難復雜，精度較低等不足。而且需要制作多種不同指標的狹縫分別裝載于光譜儀器進行調試，使得光譜儀器分辨率的調節極不方便。因此我們希望探索通過軟件編程制作入射狹縫的方案，而控制微鏡陣元開關對光信號的選通，可以實現入射狹縫的功能。同時目前針對微鏡陣列型光譜儀器，微鏡陣列主要用于光譜的調制，這使得微鏡陣列的有效利用區域有限。因此我們提出對微鏡陣列進行分區復用的方案，使得微鏡陣列同時完成入射狹縫與光譜調制的功能，解決狹縫制作困難，精度較低，分辨率·不易調節等不足的同時，使得光譜儀器整體結構更加緊湊，更加微型化。
技術實現思路
本專利技術在于提供一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，通過對微鏡陣列進行區域劃分，軟件數控微鏡陣元的開關使得微鏡陣列分別完成光譜儀器的入射狹縫制作與光譜調制功能，解決狹縫制作困難，精度較低，分辨率不易調節等不足的同時，使得光譜儀器整體結構更加緊湊，集成度更高，更加微型化。本專利技術的技術方案如下 一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀包括光源，準直透鏡，微鏡陣列，分光成像系統以及單探測器；對所述的微鏡陣列進行分區復用將微鏡陣列劃分為I，II兩個區，分別實現不同的功能在微鏡陣列I區，通過對微鏡陣列I區進行編程控制，控制一條狹縫寬度的微鏡單元為開的狀態(狹縫寬度與高度通過控制微鏡單元打開的行數與列數調節)，其余為關的狀態從而構造一條狹縫，作為光譜儀器的入射狹縫；在微鏡陣列II區，編碼數控微鏡陣列單元開關，進行光譜的調制。本專利技術的光路原理為光源出射的光經過準直透鏡入射到微鏡陣列I區，光通過微鏡陣列I區的入射狹縫后到達固定閃耀光柵進行分光，經第一成像透鏡將色散光束成像到微鏡陣列II區進行光譜調制，調制后第二成像透鏡成像到單點探測器完成光譜的探測；所述單點探測器位于第二成像透鏡的焦點處。光譜儀的分辨率包括光學分辨率和象元分辨率，它們分別受入射狹縫寬度和微鏡陣列上調制狹縫像的相鄰微鏡組中心距的影響。本專利技術中，在微鏡陣列I區采用軟件編程的方式數控微鏡陣列構造光譜儀器入射狹縫，入射狹縫位置、寬度、高度的軟件可調性，使得光譜儀的光學分辨率同樣軟件可調；在微鏡陣列II區同時采用數字變換代替出射狹縫，增大光通量的同時，使得相鄰微鏡組中心距也可通過軟件進行調節；因此本專利技術具有分辨率軟件可調的特點。本專利技術具有如下優點 I.本專利技術中對微鏡陣列分區復用，分別完成入射狹縫的功能與光譜調制的功能，提高了微鏡陣列利用率，光譜儀結構更加緊湊，集成度更高，易于光譜儀的微型化，同時無可移動部件，提高了光譜儀的穩定性與可靠性。2.本專利技術中利用微鏡陣列完成 光譜儀器入射狹縫的軟件制作，無需進行狹縫的加工，使得狹縫的制作簡單易行，狹縫精度高，提高微鏡陣列利用率的同時，降低了儀器的成本。3.本專利技術中光譜儀的光學分辨率與象元分辨率均可通過軟件進行調節，具有調節簡單方便的特點。因此整個系統具有結構緊湊，集成度高，小型化，易調節，成本低等特點，可廣泛應用于食品安全監測、生化分析等領域。附圖說明圖I為本專利技術的結構原理圖。圖2為本專利技術的局部(微鏡陣列)視圖。圖3為微鏡陣列工作示意圖。圖4為微鏡編碼單兀與波長對應關系。圖5為微鏡陣列逐次掃描模式示意圖。圖6為微鏡陣列組合測量模式示意圖。圖中1為光源；2為準直透鏡；3為微鏡陣列；4為固定閃耀光柵；5為第一成像透鏡；6為第二成像透鏡；7為單點探測器；8為入射狹縫；I為微鏡陣列構造入射狹縫區；II為微鏡陣列光譜調制區。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明 本專利技術的實施例如圖I所示，光源I出射的光經其后方準直透鏡2后，以平行光的形式入射到微鏡陣列3的構造入射狹縫區I，通過編碼數控入射狹縫區I的微鏡陣列單元開關，使其形成一條入射狹縫8，然后通過的光到達固定閃耀光柵4進行分光，使用第一成像透鏡5將色散光束成像到微鏡陣列3的光譜調制區II，通過編碼驅動，可使得微鏡陣列光譜調制區II分別實現對光譜的逐行掃描和組合掃描兩種模式，選通的光束經第二成像透鏡6成像到單點探測器7上，所述單點探測器7位于第二成像透鏡6的焦點處。本專利技術的微鏡陣列復用原理如圖2所示，將微鏡陣列劃分為I，II兩個區，分別實現不同的功能在微鏡陣列I區，通過對微鏡陣列I區進行編程控制，控制一條狹縫寬度的微鏡單元為開的狀態(狹縫寬度與高度通過控制微鏡單元打開的行數與列數調節)，其余為關的狀態從而構造一條狹縫，作為光譜儀器的入射狹縫；在微鏡陣列II區，編碼數控微鏡陣列單元開關，進行光譜的調制。圖3為微鏡陣列工作示意圖，圖3為微鏡陣列的一種實例，可通過壓電、磁力、靜電驅動微鏡單元鏡面發生偏轉，使得出射光角度發生偏離，達到波長選通的效果。圖4為微鏡編碼單元與波長對應關系，經第一成像透鏡5出射的光，色散的成像到微鏡陣列3的光譜調制區II上，不同波長的光分別對應不同的微鏡編碼區域，通過編程控制微鏡陣列單元的開關，即可控制相應波長的光選通與否。圖5為逐次掃描模式，單點探測器7每個時間內只接受一個波長的信號強度. 圖6為組合測量模式，將微鏡陣列單元進行組合，即可選多個微鏡單元作為模板的一個編碼進行數字控制，單點探測器7接收的是多個波長組合的信號強度。光譜儀的分辨率包括光學分辨率和象元分辨率，它們分別受入射狹縫寬度和微鏡陣列上調制狹縫像的相鄰微鏡組中心距的影響。本專利技術中，在微鏡陣列I區采用軟件編程的方式數控微鏡陣列構造光譜儀器入射狹縫8，入射狹縫8位置、寬度、高度的軟件可調性，使得光譜儀的光學分辨率同樣軟件可調；在微鏡陣列II區同時采用數字變換代替出射狹 縫，增大光通量的同時，出射狹縫寬度與高度通過控制微鏡單元打開的行數與列數調節，使得相鄰微鏡組中心距也可通過軟件進行調節，從而可調節光譜儀的象元分辨率；因此本專利技術具有分辨率軟件可調的特點。以上所述僅為本專利技術的優選實施例，并不用于限制本專利技術，顯然，本領域的技術人員可以對本專利技術進行各種改動和變型而不脫離本專利技術的精神和范疇。權利要求1.一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，其特征在于包括 a.光源； b.準直透鏡； c.微鏡陣列； d.分光成像系統； e.單探測器。2.根據權利要求I所述的一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，其特征在于將微鏡陣列劃分為I，II兩個區，分別實現不同的功能一在微鏡陣列I區，通過對微鏡陣列I區進行編程控制，控制一條狹縫寬度的微鏡單元為開的狀態(狹縫寬度與高度通過控制微鏡單元打開的行數與列數調節)，其余為關的狀態從而構造一條狹縫，作為光譜儀器的入射狹縫；在微鏡陣列II區，編碼數控微鏡陣列單元開關，進行光譜的調制。3.根據權利要求I所述的一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，其特征在于光源出射的光經過準直透鏡入射到微鏡陣列I區，光通過微鏡陣列I區的入射狹縫后到達固定閃耀光柵進行分光，經第一成像透鏡后到達微鏡陣列II區進行光譜調制，調制后經第二成像透鏡到達單點探測器完成光譜的探測。4.根據權利要求I所述的一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，其特征在于通過軟件編程制作光譜儀器入射狹本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可變分辨率微鏡陣列復用型光譜儀，其特征在于包括：a.?光源；b.?準直透鏡；c.?微鏡陣列；d.?分光成像系統；e.?單探測器。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張智海，高玲肖，張文凱，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：