[发明专利]一种快照式光场光谱成像装置

权利要求书

1.一种快照式光场光谱成像装置，其特征在于，包括：双支路宽视角远心投影光学模块、光场成像模块和光谱成像模块；

被测物体设置于所述双支路宽视角远心投影光学模块的输入光路上；所述双支路宽视角远心投影光学模块用于将所述被测物体发出的光束进行耦合分光，形成透射光束和反射光束；

所述光场成像模块设置于所述双支路宽视角远心投影光学模块的反射输出光路上；所述光场成像模块用于根据所述反射光束得到所述被测物体的光场图像；

所述光谱成像模块设置于所述双支路宽视角远心投影光学模块的透射输出光路上；所述光谱成像模块用于根据所述透射光束得到所述被测物体的光谱图像。

2.根据权利要求1所述的快照式光场光谱成像装置，其特征在于，所述双支路宽视角远心投影光学模块具体包括：分束镜；

被测物体设置于所述分束镜的输入光路上；所述分束镜用于将所述被测物体发出的光束进行耦合分光，形成透射光束和反射光束。

3.根据权利要求2所述的快照式光场光谱成像装置，其特征在于，所述双支路宽视角远心投影光学模块还包括：第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组；

所述第一透镜组设置于被测物体和分束镜之间；所述第一透镜组用于对所述被测物体发出的光束进行扩束整形；

所述第二透镜组设置于所述分束镜的输出光路上；所述第二透镜组用于对所述透射光束进行偏转整形，输出偏转整形后的光束；

所述第三透镜组设置于所述第二透镜组的输出光路上；所述第三透镜组用于对偏转整形后的光束进行偏转聚焦以矫正偏转整形后的光束的像差，输出像差校正后的光束。

4.根据权利要求3所述的快照式光场光谱成像装置，其特征在于，第一透镜组包括在被测物体和分束镜之间依次设置的弯月透镜、双凹透镜和双凸透镜；

第二透镜组包括在分束镜输出光路上依次设置的弯月透镜、双凸透镜和弯月透镜；

第三透镜组包括在第二透镜组和光谱成像模块之间依次设置的平凹透镜、弯月透镜、双凸透镜和弯月透镜；

第一透镜组中的弯月透镜、双凹透镜和双凸透镜，第二透镜组中的弯月透镜、双凸透镜和弯月透镜，以及第三透镜组中的平凹透镜、弯月透镜、双凸透镜和弯月透镜同轴设置。

5.根据权利要求3所述的快照式光场光谱成像装置，其特征在于，所述快照式光场光谱成像装置还包括：光束整形模块和色散模块；

所述光束整形模块设置于双支路宽视角远心投影光学模块和光谱成像模块之间；所述光束整形模块用于将像差校正后的光束进行准直输出；

所述色散模块设置于光束整形模块和光谱成像模块之间；所述色散模块用于对所述光束整形模块输出的光束进行色散和闪耀处理，使得输出至所述光谱成像模块的光束的光谱均匀分布。

6.根据权利要求5所述的快照式光场光谱成像装置，其特征在于，所述光束整形模块具体包括：第一透射阵列和第二透射阵列；

所述第一透射阵列设置有所述双支路宽视角远心投影光学模块的透射输出光路上；所述第一透射阵列用于对将像差校正后的光束焦面上的物方空间的点进行离散下采样，输出下采样后的光束；

第二透射阵列设置于所述第一透射阵列和所述光谱成像模块之间；第二透射阵列平行于所述第一透射阵列；所述第二透射阵列中的微透镜与所述第一透射阵列中的微透镜一一对应同轴设置；所述第二透射阵列与所述第一透射阵列之间的距离等于第二透射阵列中微透镜的焦距；所述第二透镜阵列用于将下采样后的光束准直输出。

7.根据权利要求5所述的快照式光场光谱成像装置，其特征在于，所述色散模块具体包括：三棱镜、闪耀光栅和凹面反射镜；

所述三棱镜设置于光束整形模块和光谱成像模块之间；所述光束整形模块输出的光束在所述三棱镜处发生色散；

所述闪耀光栅设置于三棱镜和光谱成像模块之间；所述闪耀光栅用于使所述三棱镜处输出的光束发生闪耀，输出发生闪耀后的光束；所述闪耀后的光束的波长处于预设波长范围；

所述凹面反射镜设置于闪耀光栅和光谱成像模块之间；所述凹面反射镜用于将所述闪耀后的光束汇聚至所述光谱成像模块处。