微型压缩超光谱成像系统的突破性进展,基于单液晶相位延迟器的紧凑化解决方案
超光谱成像技术可捕获物体在连续光谱波段的精细光学信息,在环境监测、医疗诊断、工业检测等领域具有重要应用价值。然而,传统超光谱成像系统往往受限于庞大体积与复杂结构,难以满足便携化、微型化的应用需求。近期,一种基于单液晶相位延迟器的微型压缩超光谱成像系统问世,为解决这一技术难题提供了全新思路。

理论基础与技术革新:压缩感知驱动的光谱成像范式转变
传统超光谱成像依赖直接光谱测量,需通过窄带光谱扫描获取数据,不仅耗时较长,且因光学元件组合复杂导致系统体积庞大。例如,Lyot-Öhman滤波器与Šolc滤波器通过级联多组光学元件实现光谱筛选,不仅体积可观,光学效率亦较低;Fabry-Perot标准具虽能实现窄带扫描,却同样难以突破“体积制约”的局限。
新系统的核心支撑是压缩感知(CS)理论,该理论表明,若信号具有稀疏性或可压缩性,可从远少于信号维度的测量值(m
液晶盒:微型化系统的核心光谱编码元件
新系统的关键突破在于将光谱编码过程完全限制在光谱域内,省去了传统方法中“光谱-空间”变换的复杂步骤,这一变革的核心元件是特制的液晶盒(LCC)。
LCC的工作原理具有较高的精准性:通过改变LCC上的外加电压,可实现对有效折射率的精准调控。这种可调谐性为不同波长的光赋予差异化的相位延迟,进而形成波长依赖的衰减效应,实现对宽光谱的精准调制。为覆盖更宽的光谱范围并产生振荡式调制效果,LCC被设计为相对较厚的腔体,但即便如此,其厚度仍控制在几十微米量级,使得整个系统宽度仅为数毫米,真正实现了“微型化”目标。
作为紧凑的光谱编码器,LCC可通过两种方式完成测量:一是拍摄m幅光谱复用图像,基于CS理论恢复n个光谱波段;二是生成m种光谱结构的照明图案,测量透射或反射光的强度图。两种方式均以LCC为核心,借助成熟的液晶技术,在微小体积内完成高效的光谱编码。
高效重构机制:从少量图像到全光谱信息的精准还原
系统的成像流程充分体现了压缩感知的优势:利用LCC拍摄m幅光谱复用图像(m
应用前景:从实验室到多场景的落地潜力
该技术的价值不仅体现在体积的显著缩减,更在于突破了传统超光谱成像的应用局限。依托成熟的液晶技术,LCC的量产与成本控制具备天然优势;而其微型化特性,使其有望集成于无人机、手持设备甚至穿戴设备中,为农业遥感、文物检测、生物医学成像等领域开辟新的应用场景。
从理论创新到技术实现,基于单液晶相位延迟器的微型压缩超光谱成像系统,正推动超光谱成像技术向“小体积、高效率”方向发展,为其在更多领域的普及与升级注入强劲动力。
-
横向色差与纵向色差:镜头色差异从哪里来,怎么测?
白光是由不同波长的光组成的复合光。由于透镜材料对不同波长的光折射率不同,不同颜色的光经过透镜后会产生不同的折射角度和焦距——这就是色差(Chromatic Aberration)。
2026-09-29
-
镜片一装上去像就变?光学元件应力双折射的成因、定量检测与装夹启示
不少装调工程师都遇到过这样的情况:一片单独检测合格的镜片,装进镜筒、拧上压圈后,波前或偏振状态却发生了变化;胶合固化后的透镜,在偏光仪下出现一圈圈彩色条纹。这些现象背后,往往是同一个"看不见的变量"——应力双折射(Stress Birefringence)。本文梳理应力双折射的成因、它对光学性能的影响、定量检测原理与相关标准,并讨论它对光学装夹(预紧力/应力平衡)的实际启示。
2026-09-29
-
130°大视场、25点测量、60秒出MTF 内窥镜光学性能怎么做量产检测?
无论是腹腔、关节、鼻窦等硬管内窥镜,还是电子胃肠镜、胶囊内镜,医生都要通过一根细长的镜体看清体内细节。视场够不够大、边缘清不清晰、有没有变形,直接关系到病灶能否被发现。随着医用内窥镜国产替代加速、工业孔探应用增多,仅靠人工看分辨率板"数线对"已难以满足量产质控要求。本文结合 TRIOPTICS 的 ImageMaster® ENDO PRO 内窥镜专用光学传递函数测量仪,梳理内窥镜光学检测的特殊点、MTF 测量方法与量产化设备实现。
2026-09-28
-
AI 芯片扩产,卡在"最后一道“光学关”——从 CoWoS 到 CPO,为什么光学对准与检测成了新瓶颈
9 月初的 SEMICON Taiwan 2026 上,多家国际机构的调研罕见地指向同一个判断:AI 半导体的扩产,正在从“前端增产”走向“全链条扩产”——产能压力从晶圆厂蔓延到先进封装、光互连和测试。而对光学行业的人来说,这条链的末端藏着本次展会最实在的信号:量产的卡点,恰好落在了光学对准与检测上。
2026-09-28
-
批产一致性数据读图指南:单片合格,为什么批次还是不达标
一条 MTF 曲线、一张波面图、一份偏心报告。但量产阶段真正决定交付质量的,往往是批次数据的一致性:100 片镜头里每一片都过规格,并不意味着这一批就是稳定的。
原因在于下游系统通常由多片光学元件级联构成。单片各自满足容差,其偏差在系统内随机叠加后,合成波前误差会显著放大;批内离散度越大,装配后系统性能的可预测性越差。因此,读批次数据的方法与读单片数据有本质区别:关注的不是"某一片好不好",而是"整批是否受控、变异来自哪里"。2026-09-28
