基于微透镜阵列的光谱成像系统设计与实现
摘要
研制了基于微透镜阵列的快照式光谱成像系统，采用微透镜阵列对像平面进行分割与积分，并利用楔形棱镜进行色散，从而实现在单次曝光时间内对二维空间的三维光谱成像；系统在二维空间范围内包含12000个通道，光谱维覆盖范围为450~685 nm，理论最小分辨率为25 nm。通过对微透镜阵列积分的理论分析与光线追迹仿真，得出不同入射锥角对微透镜阵列积分效果的影响；对准直与聚焦透镜焦距对系统光谱分辨能力的影响进行计算与光线追迹仿真，发现适当增大准直透镜焦距有助于提升系统光谱分辨能力，从而为系统成像镜头、准直以及聚焦镜头参数的选择提供一定的理论依据。分别使用6种不同中心波长的带通滤色片对各波段的光斑中心位置进行定标，验证光线追迹结果；利用不同间距条纹进行系统空间分辨率测试，三维光谱图像和二维空间图像对30 m处目标可以分别提供1.2 mm和0.5 mm的空间分辨率。利用24色色板进行三维光谱成像测试，得到不同波段下的光谱图像，验证了该系统能够满足设计要求，为对地三维光谱成像提供了一种可行的方案。
引用本文（GB/T 7714）
李东睿 Li Dongrui, 刘金涛 Liu Jintao, 吴松华 Wu Songhua. 基于微透镜阵列的光谱成像系统设计与实现[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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