第４９卷第２期２０２３年３月光学技术ＯＰＴＩＣＡＬＴＥＣＨＮＩＱＵＥＶｏｌ．４９Ｎｏ．２Ｍａｒｃｈ２０２３文章编号：１００２－１５８２（２０２３）０２－０１４３－０７紧凑式多光谱成像系统设计和优化罗朝，梁海锋＊，蔡长龙，张颖莉，焦新光（西安工业大学光电工程学院，陕西西安７１００２１）摘要：针对快照式多光谱系统存在体积大、光路复杂的问题，从孔径分割多光谱成像系统模型出发，设计出由复合前置光学元件、阵列孔径光阑、微透镜阵列、阵列滤光片和图像传感器组成的紧凑式多光谱成像系统，总体尺寸优于１２．４×８×８（ｍｍ）３。利用阵列孔径光阑克服了垂轴色差大、视场小和光能利用率低的问题。系统在４８０～６５０ｎｍ波长范围内视场角２０°、Ｆ／＃０．４、焦距２．５ｍｍ、总长１２．４ｍｍ、单通道ＭＴＦ在１５３ｌｐ／ｍｍ大于０．３５、畸变小于０．２３％。与现有技术对比，该系统兼顾了像素分辨率、光谱分辨率和时间分辨率，实现了单通道５００×４００的像素分辨率和６．８ｎｍ的光谱分辨率。与计算重构成像系统相比，其直接成像的方式确保了系统的高时间分辨率；且具备小型化、轻量化和低成本的特点。关键词：快照式；微透镜阵列；阵列滤光片；ＭＴＦ；手机光谱仪中图分类号：Ｏ４３６．１文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐａｃｔｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍＬＵＯＺｈａｏ，ＬＩＡＮＧＨａｉｆｅｎｇ＊，ＣＡＩＣｈａｎｇｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｉｎｇｌｉ，ＪＩＡＯＸｉｎｇｕａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｍｐａｃｔｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆａｐｅｒｔｕｒｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｏｒ－ｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｖｏｌｕｍｅａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈ，ａｎｄｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｅｆｒｏｎｔｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔ，ａｒｒａｙａｐｅｒｔｕｒｅ，ｍｉｃｒｏｌｅｎｓａｒｒａｙ，ｆｉｌｔｅｒａｎｄｉｍａｇｅｓｅｎｓｏｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｉｚｅｌｅｓｓｔｈａｎｔ...
