[发明专利]一种基于MEMS微振镜和光栅的微型光谱成像装置

说明书

本发明属于光谱成像装置技术领域，具体涉及一种基于MEMS微振镜和光栅的微型光谱成像装置，包括依次设置的MEMS二维扫描振镜、MEMS一维扫描振镜和高速光电点探测器，所述MEMS一维扫描振镜上设有光栅；目标光依次经过MEMS二维扫描振镜和MEMS一维扫描振镜后被高速光电点探测器探测，通过MEMS二维扫描振镜进行二维扫描，通过带光栅的MEMS一维扫描振镜进行光谱扫描，结合高速光电点探测器实现光谱成像。该装置无需阵列探测器和复杂的光学系统就可实现对被测目标的光谱成像多维信息测量，该系统具有体积小、结构简单、功耗小、稳定性好的优点。

技术领域

本发明属于光谱成像装置技术领域，具体涉及一种基于MEMS微振镜和光栅的微型光谱成像装置。

背景技术

光谱成像技术是将光谱技术与成像技术完美结合，同时具有光谱和空间分辨能力。光谱成像更有利于目标的识别、捕捉与追踪，光谱成像技术广泛应用于遥感、环境监测、资源探测、食品检测、军事目标探测和生物医学等领域。光谱成像技术按其分光方式，可以分为干涉型和色散型两大类。传统的色散型光谱成像技术多采用棱镜、光栅作为分光元件，且技术较为成熟，再通过扫描实现光谱成像。但传统的光栅光谱成像都采用光栅及面阵探测器的光栅，扫描系统比较大，速度慢。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于MEMS微振镜和光栅的微型光谱成像装置，该装置体积小、结构简单。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于MEMS微振镜和光栅的微型光谱成像装置，包括依次设置的MEMS二维扫描振镜、MEMS一维扫描振镜和高速光电点探测器，所述MEMS一维扫描振镜上设有光栅；目标光依次经过MEMS二维扫描振镜和MEMS一维扫描振镜后被高速光电点探测器探测，通过MEMS二维扫描振镜进行二维扫描，通过带光栅的MEMS一维扫描振镜进行光谱扫描，结合高速光电点探测器实现光谱成像。

MEMS二维扫描振镜与MEMS一维扫描振镜之间以及MEMS一维扫描振镜与高速光电点探测器之间分别设有光阑。

所述光栅为凹面反射光栅。

所述MEMS二维扫描振镜可以实现X、Y轴的旋转；所述MEMS一维扫描振镜可以实现Y轴的旋转。

MEMS二维扫描振镜和MEMS一维扫描振镜均采用谐振式振动扫描；MEMS一维扫描振镜的谐振频率大于MEMS二维扫描振镜的谐振频率。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

均采用MEMS器件，无需复杂的光学系统，无需阵列探测器，因此系统体积远小于传统光谱成像装置。采用MEMS二维扫描振镜进行空间目标二维扫描，无需面阵探测器即可实现二维成像；采用带有凹面光栅的MEMS一维扫描振镜与点探测器相结合，可实现目标的光谱测量。

MEMS二维扫描振镜和带光栅的MEMS一维扫描振镜都采用谐振式振动扫描，并且带光栅的MEMS一维扫描振镜的谐振频率应远高于MEMS二维扫描振镜的谐振频率，因此可实现高稳定的光谱成像测量。

该装置无需阵列探测器和复杂的光学系统就可实现对被测目标的光谱成像多维信息测量，该系统具有体积小、结构简单、功耗小、稳定性好的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明MEMS二维扫描振镜的结构示意图；

图3是本发明MEMS一维扫描振镜的结构示意图；

图4是本发明的成像原理图；