一种二维空间分幅成像系统技术方案

本发明专利技术属于成像技术领域，公开了一种二维空间分幅成像系统，包括第一柱面镜、空间色散单元、反射镜单元、第二柱面镜和成像透镜；具有不同波长的光束通过第一柱面镜后入射至空间色散单元，空间色散单元对入射光束进行空间色散，得到在二维空间上分开排列为m列n行的子脉冲阵列；反射镜单元包括在空间上分离布设的m个反射镜，各列光束分别经不同的反射镜反射；反射后的各列光束均入射至第二柱面镜，经第二柱面镜聚焦后的各列光束均入射至成像透镜。本发明专利技术能够有效增加分幅成像的帧数，同时使每列图像都比较清晰，能够提高二维空间分幅成像系统的分辨率。统的分辨率。统的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种二维空间分幅成像系统


[0001]本专利技术属于成像
，更具体地，涉及一种二维空间分幅成像系统。

技术介绍

[0002]超快成像技术是一种研究基础科学和工业领域中超快现象的重要工具，例如激光诱导冲击波、等离子体动力学、光化学反应和微流控动力学等。全光超快成像技术具有广泛的应用前景，其全光学的图像分离不受机械和电子的限制，可实现约100fs的帧速率。
[0003]但是，现有技术例如以微透镜阵列对二维阵列分布的多束子光束分别进行聚焦的方案，成像时是利用微透镜阵列中的每个小透镜对准一个子脉冲进行成像，这样的微透镜阵列中每个小透镜的直径d必然很小，由瑞利判据得到的最小可分辨角距离当d越小时最小可分辨角间距就越大，图像就越模糊。此外，现有技术通常采用一个反射镜对阵列分布的脉冲序列进行反射，使脉冲入射至成像透镜以进行成像，但是由于从光栅上返回的多列脉冲是分开分布的，如果只通过一个反射镜反射到成像透镜上进行成像，必然导致每一列脉冲成像时的光程不一样，每一列图像之间有光程差，当调节某一列图像清晰时，其他列的图像就会模糊。如何使每列图像都比较清晰，提高二维空间分幅成像系统的分辨率，是本领域需要解决的一个技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过提供一种二维空间分幅成像系统，解决现有技术中二维空间分幅成像系统的分辨率较低的问题。
[0005]本专利技术提供一种二维空间分幅成像系统，包括：第一柱面镜、空间色散单元、反射镜单元、第二柱面镜和成像透镜；具有不同波长的光束通过所述第一柱面镜后入射至所述空间色散单元，所述空间色散单元对入射光束进行空间色散，得到在二维空间上分开排列为m列n行的子脉冲阵列；所述反射镜单元包括在空间上分离布设的m个反射镜，各列光束分别经不同的反射镜反射；反射后的各列光束均入射至所述第二柱面镜，经所述第二柱面镜聚焦后的各列光束均入射至所述成像透镜。
[0006]优选的，所述二维空间分幅成像系统还包括：成像处理单元；所述成像处理单元包括相机和计算机，各列光束经所述成像透镜聚焦至所述相机的感光面，与所述相机连接的所述计算机处理和显示m
×
n个成像图像。
[0007]优选的，所述空间色散单元包括：色散光学器件、聚焦光学器件和二维剪切镜阵列；所述色散光学器件对入射光束进行空间色散，所述聚焦光学器件将空间色散后的光束汇聚至所述二维剪切镜阵列，所述二维剪切镜阵列对光束以不同的角度进行反射，反射后的光束再次通过所述聚焦光学器件进行汇聚，经所述色散光学器件后得到在空间上分离的m
×
n个子脉冲。
[0008]优选的，所述二维剪切镜阵列包括m组反射子单元，各组反射子单元在水平方向上具有不同的反射角；每组反射子单元包括n个反射镜面，各反射镜面在竖直方向上具有不同
的反射角。
[0009]优选的，位于中间的反射子单元记为第一组反射子单元，剩余的若干组反射子单元关于所述第一组反射子单元左右对称设置；针对左右任意一侧，随着与所述第一组反射子单元之间的距离增大，反射子单元在水平方向上的反射角也随之增大。
[0010]优选的，所述色散光学器件采用光栅或棱镜。
[0011]优选的，所述聚焦光学器件采用透镜、透镜阵列或柱面镜。
[0012]优选的，所述二维空间分幅成像系统还包括：第一透镜，光束经所述第一透镜后入射至所述第一柱面镜。
[0013]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0014](1)相对于通过微透镜阵列对二维阵列分布的多束子光束分别进行聚焦的方案，本专利技术采用的成像透镜能够完全覆盖所有入射光束，以同样25帧的成像结果为例，本专利技术采用的成像透镜完全覆盖25个子光束需要的透镜尺寸为D，而微透镜阵列中的每个小透镜的尺寸为D/5，因此本专利技术的最小分辨率将是采用微透镜阵列的1/5，分辨率能够提高5倍。
[0015](2)相对于采用一个反射镜对阵列分布的脉冲序列进行反射，使脉冲入射至成像透镜以进行成像的方案，本专利技术在对光束进行分幅之前设置有第一柱面镜，在分幅后通过多个反射镜调节多列光束之间的光程差，再通过第二柱面镜进行图像调节，最后通过成像透镜进行成像时，不仅能让多列光束在相机上空间分开，还能使每列图像都比较清晰，本专利技术能极大地提高二维空间分幅成像系统的分辨率。
[0016](3)本专利技术采用的二维剪切镜阵列包括m组反射子单元，各组反射子单元在水平方向上具有不同的反射角；每组反射子单元包括n个反射镜面，各反射镜面在竖直方向上具有不同的反射角。本专利技术基于二维剪切镜阵列的特殊结构，能够将入射光按照光谱波长的不同，在二维空间上分为m列光束返回，每一列光束又包含有n个子光束，能够将多光谱在二维空间上色散展开为m列n行的子脉冲阵列，达到更多的帧数。将本专利技术应用于多光谱成像和超快成像领域时，可以增加多光谱成像以及超快突发成像的帧数。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的一种二维空间分幅成像系统的示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例提供的一种二维空间分幅成像系统中二维剪切镜阵列的结构示意图；其中，图2(a)为俯视图，图2(b)为前视图，图2(c)为左视图。
具体实施方式
[0019]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0020]本实施例提供了一种二维空间分幅成像系统，参见图1，包括：第一透镜101、第一柱面镜102、空间色散单元、反射镜单元、第二柱面镜109、成像透镜110、成像处理单元。具有不同波长的光束依次通过所述第一透镜101、所述第一柱面镜102后入射至所述空间色散单元，所述空间色散单元对入射光束进行空间色散，得到在二维空间上分开排列为m列n行的子脉冲阵列；所述反射镜单元包括在空间上分离布设的m个反射镜，各列光束分别经不同的反射镜反射；反射后的各列光束均入射至所述第二柱面镜109，经所述第二柱面镜109聚焦
后的各列光束均入射至所述成像透镜110；所述成像处理单元包括相机111和计算机，各列光束经所述成像透镜110聚焦至所述相机111的感光面，与所述相机111连接的所述计算机处理和显示m
×
n个成像图像。
[0021]其中，所述空间色散单元包括：色散光学器件103、聚焦光学器件104和二维剪切镜阵列105；所述色散光学器件103对入射光束进行空间色散，所述聚焦光学器件104将空间色散后的光束汇聚至所述二维剪切镜阵列105，所述二维剪切镜阵列105对光束以不同的角度进行反射，反射后的光束再次通过所述聚焦光学器件104进行汇聚，经所述色散光学器件103后得到在空间上分离的m
×
n个子脉冲。
[0022]所述色散光学器件103可采用光栅、棱镜等。所述聚焦光学器件104可采用透镜、透镜阵列、柱面镜等。
[0023]所述二维剪切镜阵列105包括m组反射子单元，各组反射子单元在水平方向上具有不同的反射角；每组反射子单元包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维空间分幅成像系统，其特征在于，包括：第一柱面镜、空间色散单元、反射镜单元、第二柱面镜和成像透镜；具有不同波长的光束通过所述第一柱面镜后入射至所述空间色散单元，所述空间色散单元对入射光束进行空间色散，得到在二维空间上分开排列为m列n行的子脉冲阵列；所述反射镜单元包括在空间上分离布设的m个反射镜，各列光束分别经不同的反射镜反射；反射后的各列光束均入射至所述第二柱面镜，经所述第二柱面镜聚焦后的各列光束均入射至所述成像透镜。2.根据权利要求1所述的二维空间分幅成像系统，其特征在于，还包括：成像处理单元；所述成像处理单元包括相机和计算机，各列光束经所述成像透镜聚焦至所述相机的感光面，与所述相机连接的所述计算机处理和显示m
×
n个成像图像。3.根据权利要求1所述的二维空间分幅成像系统，其特征在于，所述空间色散单元包括：色散光学器件、聚焦光学器件和二维剪切镜阵列；所述色散光学器件对入射光束进行空间色散，所述聚焦光学器件将空间色散后的光束汇聚至所述二维剪切镜阵列，所述二维剪切镜阵列对光束以不同的角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷诚，李中星，王度，袁仙丹，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：