(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210113495.3 (22)申请日 2022.01.30 (71)申请人 清华大学深圳国际研究生院 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽 街 道深圳大 学城清华校区A栋二楼 (72)发明人 张永兵　陈浪　刘帅　王好谦　 (74)专利代理 机构 深圳新创友知识产权代理有 限公司 4 4223 专利代理师 方艳平 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于数字微反射镜的高光谱扫描系统 及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字微反射镜的高 光谱扫描系统及方法， 系统包括自动对焦模块、 数字微反射模块、 分光棱镜和第二相机， 数字微 反射模块包括数字微反射镜和控制器， 数字微反 射镜包括阵列排列的多个微反射单元， 每个微反 射单元可绕对角线偏转预设角度， 控制器连接并 用于控制数字微反射镜上的每一个微反射单元 的偏转角度， 以使每个微反射单元能够分别置于 “开”或“关”状态； 自动对焦模块用于对待扫描样 本自动对焦并将自动对焦后的光路进行分光后 聚焦照射到数字微反射镜上， 数字微反射镜中置 于“开”状态的各个所述微反射单元将光路反射 至聚焦照射到分光棱镜， 经过分光棱镜后再聚焦 以被第二相机接收。 本发明能够快速获取光谱数 据。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 114460020 A 2022.05.10 CN 114460020 A 1.一种基于数字微反射镜的高光谱扫描系统， 其特征在于， 包括自动对焦模块、 数字微 反射模块、 分光 棱镜和第二相机， 所述数字微反射模块包括数字微反射镜和控制器， 所述数字微反射镜包括阵列排列的 多个微反射单元， 每个所述微反射单元可绕对角线偏转预设角度， 所述控制器连接并用于 控制所述数字微反射镜上的每一个所述微反射单元的偏转角度， 以使每个所述微反射单元 能够分别置 于“开”或“关”状态； 所述自动对焦模块用于对待扫描样本自动对焦并将自动对焦后的光路进行分光后聚 焦照射到所述数字微反射镜上， 所述数字微反射镜中置于 “开”状态的各个所述微反射单元 将光路反射至聚焦照射到所述分光棱镜， 经过所述分光棱镜后再聚焦以被所述第二相机接 收。 2.根据权利要求1所述的高光谱扫描系统， 其特征在于， 所述自动对焦模块包括双LED 照明光源、 载物台、 物镜、 分光镜和 第一相机， 所述载物台用于放置所述待扫描样本， 所述双 LED照明光源从两个不同的方向发射照明光之后， 依次经过所述待扫描样 本、 所述物镜后经 所述分光镜进行分光成两束光路， 其中一束光路聚焦后被所述第一相 机接收， 另一束光路 聚焦后照射到所述数字微反射镜上。 3.根据权利要求2所述的高光谱扫描系统， 其特征在于， 所述自动对焦模块还包括第 一 管透镜， 所述第一管透镜设置于所述分光镜和所述第一相 机之间， 且所述待扫描样本位于 所述物镜的焦平面的位置处， 所述第一相机位于所述第一管透 镜的后焦面。 4.根据权利要求1所述的高光谱扫描系统， 其特征在于， 还包括第二管透镜、 第三管透 镜和第四管透镜， 其中所述第二管透镜设置于所述自动对焦模块和所述数字微反射镜之 间， 所述第三管透镜设置于所述数字微反射镜和所述分光棱镜之间， 所述第四管透镜设置 于所述分光棱镜和所述第二相 机之间， 所述数字微反射镜位于所述第二管透镜的后焦面， 所述分光棱镜位于所述第三管透镜的后焦面处， 且所述分光棱镜和所述第二相机分别位于 所述第四管透 镜的一倍焦距处。 5.根据权利要求1所述的高光谱扫描系统， 其特征在于， 所述分光棱镜采用4 °～8°的楔 形棱镜。 6.一种基于数字微反射镜的高光谱扫描方法， 其特征在于， 采用权利要求1至5任一项 所述的高光谱扫描系统对待扫描样本进行扫描， 包括以下步骤： A1： 采用所述自动对焦模块对所述待扫描样本自动对焦； A2： 采用所述自动对焦模块将自动对焦后的光路进行分光后聚焦照射到所述数字微反 射镜； A3： 所述控制器控制所述数字微反射镜的第i、 i+P ×1、 i+P×2、……、 i+P×(Q‑1)列的 微反射单元同时偏转至 “开”状态， 其他所述微反射单元同时偏转至 “关”状态， 使得第i、 i+P ×1、 i+P×2、……、 i+P×(Q‑1)列的微反射单元反射的光聚焦照射到所述分光棱镜， 经过所 述分光棱镜后再聚焦进入到所述第二相机， 再通过所述第二相机提取每相 邻两列光之 间的 P个光谱通道， 每相邻两列光之间的P个光谱通道包括位于两列光之间的P ‑1个光谱通道和 相邻两列光之中的左边或右边的光谱通道， 其中i取值 为1～P中的任意 一个自然数； A4： 重复步骤A3， 直至i取值过1～P中的所有自然数， 以使得所述数字微反射镜的所有 所述微反射单 元都被依次偏转至 “开”状态， 扫描完成一个子图像区域；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114460020 A 2A5： 处理采集到的该子图像区域的光谱数据， 得到该子图像区域的P个光谱通道的二维 光谱图像。 7.根据权利要求6所述的高光谱扫描方法， 其特征在于， 所述自动对焦模块包括双LED 照明光源、 载物台、 物镜、 分光镜和第一相机， 所述载物台用于放置所述待扫描样本； 步骤A1具体包括： A11： 所述双LED照 明光源从两个不同的方向发射不同波长的照明光之后， 依次经过所 述待扫描样本、 所述物镜后经所述分光镜进行分光成两束光路， 其中一束光路聚焦后被所 述第一相机 接收； A12： 根据 所述第一相机拍摄到的两个波长的图像之间的平移距离， 计算得到所述待扫 描样本的实际离焦距离； A13： 根据 所述待扫描样板的实际离焦距离， 控制所述载物台将所述待扫描样本移动到 准焦的位置 。 8.根据权利 要求7所述的高光谱扫 描方法， 其特征在于， 步骤A2具体为： 所述双LED照明 光源从两个不同的方向同时发射白光之后， 依 次经过所述待扫描样本、 所述物镜后经所述 分光镜进行分光成两束光路， 其中一束光路聚焦后 照射到所述数字微反射镜 。 9.根据权利要求7 所述的高光谱扫描方法， 其特 征在于， 还 包括： A6： 控制所述载物台将所述待扫描样本的下一个子图像区域移动至所述物镜的视场范 围之内； A7： 重复步骤A1至A6， 直至得到所述待扫 描样本的所有子图像区域的二维光谱图像， 再 将各个子图像区域的二维光谱图像进行拼接， 得到所述待扫描样本的二维光谱图像。 10.根据权利要求6至9任一项所述的高光谱扫描方法， 其特征在于， 步骤A1之前还包括 A0： 根据预设的空间分辨率和光谱分辨率， 确定所述数字微反射镜的条纹宽度和所述分光 棱镜的旋转角度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114460020 A 3