專(zhuān)利名稱(chēng)：阿達(dá)瑪變換干涉光譜成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種干涉光譜成像設(shè)備，具體涉及一種阿達(dá)瑪變換干涉光譜成像
設(shè)備o
背景技術(shù)：
阿達(dá)瑪變換(Hadamard Transform)光譜技術(shù)是近四十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種類(lèi)似 于傅里葉變換(Fourier Transform)的新型光譜調(diào)制技術(shù)。阿達(dá)瑪變換是基于平面 波函數(shù)的一種變換，具有高能量輸入、多通道成像以及高信噪比的優(yōu)點(diǎn)[M.O.Harwit， ■N.J. A. Slone. Hadamard Transform Optics. Academic:New York, 1980，特另lj適 用于微弱光譜信號(hào)檢測(cè)，阿達(dá)瑪變換光譜成像技術(shù)是國(guó)際上前沿研究課題之一。
目前所有的阿達(dá)瑪變換光譜成像技術(shù)都是以阿達(dá)瑪編碼模板代替常規(guī)色散型(采 用棱鏡分光或光柵分光)光譜儀的入射狹縫或出射狹縫，或者同時(shí)代替二者，對(duì)各光 譜成分進(jìn)行四則運(yùn)算解碼獲得被探測(cè)目標(biāo)的兩維空間信息和一維光譜信息。
阿達(dá)瑪變換光譜成像技術(shù)將阿達(dá)瑪模板作為一個(gè)寬狹縫對(duì)待，視參與編碼的各空 間碼兀為一個(gè)整體，但由于阿達(dá)瑪模板具有一定的尺寸，且碼元越多尺寸越寬，會(huì)產(chǎn) 生空間信息和光譜信息的錯(cuò)位與混疊；另外，由于阿達(dá)瑪變換光譜成像儀采用的是色 散分光方法，阿達(dá)瑪模板的寬度還同時(shí)制約著光譜分辨率，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率和高光 譜分辨率成像均十分困難。
為了克服上述不利因素，對(duì)于尺寸較大的阿達(dá)瑪模板，通常采取在模板與分光裝 置之間放置柱面透鏡的做法，對(duì)模板與目標(biāo)像進(jìn)行壓縮Q.S.Hanley, P. J. Verveer， T.M. Jovin. Spectral imaging in a programmable array microscope by Hadamard transform fluorescence spectroscopy. Appl. Spectrosc. ， 1999, 53 (1) : 1 10。 這種方法不但增加了儀器的復(fù)雜度，而且未能從根本上解決上述問(wèn)題， 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種阿達(dá)瑪變換干涉光譜成像設(shè)備，其解決了背景技 術(shù)中空間分辨率和光譜分辨率同時(shí)受阿達(dá)瑪模板尺寸限制，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 一種實(shí)現(xiàn)阿達(dá)瑪變換干涉光譜成像方法的設(shè)備，包括沿光路設(shè)置的阿達(dá)瑪模板
3，把目標(biāo)成像于有n個(gè)碼元的阿達(dá)瑪模板3表面上的前置光學(xué)成像系統(tǒng)l，在阿達(dá) 瑪模板3垂直于光軸的方向上將其剪切成兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板的橫向剪切干涉儀4，探 測(cè)器7以及與探測(cè)器7連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)8，
其特殊之處在于還包括緊貼于阿達(dá)瑪模板3設(shè)置的光闌2;設(shè)置于橫向剪切干涉儀
4與探測(cè)器7之間的傅氏透鏡5和柱面鏡6，所述阿達(dá)瑪模板3位于傅氏透鏡5的前 焦面，所述探測(cè)器7位于傅氏透鏡5和柱面鏡6的后焦面。
上述阿達(dá)瑪模板3的形式為移動(dòng)式機(jī)械模板、液晶空間光調(diào)制器或數(shù)字微平面鏡陣列。
上述兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板與阿達(dá)瑪模板3平行并且寬度方向一致。 上述橫向剪切干涉儀為Sagnac干涉儀，Mach-Zehnder干涉儀或偏振雙折射干涉儀。
上述探測(cè)器7為阿達(dá)瑪變換干涉信號(hào)的接收器，包括線(xiàn)陣探測(cè)器和面陣探測(cè)器。 本實(shí)用新型徹底省卻了傳統(tǒng)色散型阿達(dá)瑪變換光譜成像技術(shù)中為了提高光譜分 辨率額外增加的柱面透鏡組件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。 總結(jié)起來(lái)本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1) 阿達(dá)瑪模板中所有碼元的光程差始終保持一致，故對(duì)目標(biāo)的空間相干性無(wú)要 求，從根本上避免了空間信息和光譜信息的錯(cuò)位與混疊。
2) 干涉圖的調(diào)制度不受阿達(dá)瑪模板形狀、大小等因素的影響，光譜分辨率與阿
達(dá)瑪模板的尺寸無(wú)關(guān)，高空間分辨率和高光譜分辨率成像容易實(shí)現(xiàn)。
3) 由于光譜分辨率與阿達(dá)瑪模板的尺寸無(wú)關(guān)，因而允許比較大的視場(chǎng)角(增加 HT模板高度)和任意形狀、大小的阿達(dá)瑪模板，使光通量大幅提高。
4) 阿達(dá)瑪模板寬度僅與一維空間分辨率有關(guān)，與光譜分辨率無(wú)關(guān)，因此降低了
5) 徹底省卻了傳統(tǒng)阿達(dá)瑪變換光譜成像技術(shù)中的柱面透鏡壓縮環(huán)節(jié)，因而結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明l一前置光學(xué)成像系統(tǒng)，2—光闌，3—阿達(dá)瑪模板，4—橫向剪切 千涉儀，5—傅氏透鏡，6—柱面鏡，7—探測(cè)器，8—計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖l，本實(shí)用新型的技術(shù)方法是
前置光學(xué)成像系統(tǒng)1將目標(biāo)成像于具有n個(gè)碼元的阿達(dá)瑪模板表面上；
光闌2緊貼著阿達(dá)瑪模板3放置，它的作用是限制參與阿達(dá)瑪變換編碼的視場(chǎng)范 圍和防治雜散光；
阿達(dá)瑪模板3位于傅氏透鏡5的前焦面處，經(jīng)阿達(dá)瑪模板3編碼后的目標(biāo)像進(jìn)入 橫向剪切干涉儀4，阿達(dá)瑪模板3在垂直于光軸的方向上被剪切成兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板， 它們與原阿達(dá)瑪模板3平行并且寬度方向一致；
兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板經(jīng)傅氏鏡5和柱面鏡6，在位于它們后焦面的探測(cè)器7上產(chǎn)生 千涉，干涉條紋方向與剪切方向垂直，干涉光程差與剪切量和探測(cè)器的有效尺寸成正 比，與傅氏鏡5的焦距成反比，光程差越大，光譜分辨率越高；
將探測(cè)器7輸出的干涉圖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后送入計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)8中；
阿達(dá)瑪模板3變換一次編碼，探測(cè)器7采集一次干涉圖信號(hào)，阿達(dá)瑪模板3變換 n次后，完成編碼；
n次采集得到的干涉圖信號(hào)分別進(jìn)行傅里葉變換，得到n幅目標(biāo)經(jīng)阿達(dá)瑪模板編 碼后的光譜圖像，這些圖像繪決速阿達(dá)瑪變換解碼后最終得到目標(biāo)的兩維空間信息和
--維光譜信息。
其中前置光學(xué)成像系統(tǒng)l可采用折射、折反射和反射等各種形式，將目標(biāo)成像于 阿達(dá)瑪模板表面上是前置光學(xué)成像系統(tǒng)l的主要目的。
其中阿達(dá)瑪模板的作用是產(chǎn)生n (n二2Ll，m二2，3，…)次阿達(dá)瑪編碼陣列，從而對(duì) 目標(biāo)進(jìn)行n次阿達(dá)瑪變換編碼，阿達(dá)瑪模板可采用移動(dòng)式機(jī)械模板、液晶空間光調(diào)制 器和數(shù)字微平面鏡陣列等形式。
其中橫向剪切干涉儀可采用Sagnac干涉儀、Mach-Zehnder干涉儀、偏振雙折射干
涉儀等。無(wú)論橫向剪切干涉儀的具體結(jié)構(gòu)如何，它的主要作用是將阿達(dá)瑪模板垂直于光軸等光程的分開(kāi)。
其中探測(cè)器7是阿達(dá)瑪變換干涉信號(hào)的接收器，采用線(xiàn)陣探測(cè)器可以獲得目標(biāo)的
一維空間和一維光譜信息；采用面陣探測(cè)器可以獲得目標(biāo)的兩維空間和一維光譜信息。
權(quán)利要求1. 一種阿達(dá)瑪變換干涉光譜成像設(shè)備，包括沿光路設(shè)置的阿達(dá)瑪模板(3)，把目標(biāo)成像于有n個(gè)碼元的阿達(dá)瑪模板(3)表面上的前置光學(xué)成像系統(tǒng)(1)，在阿達(dá)瑪模板(3)垂直于光軸的方向上將其剪切成兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板的橫向剪切干涉儀(4)，探測(cè)器(7)以及與探測(cè)器(7)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)，其特征在于還包括緊貼于阿達(dá)瑪模板(3)設(shè)置的光闌(2)；設(shè)置于橫向剪切干涉儀(4)與探測(cè)器(7)之間的傅氏透鏡(5)和柱面鏡(6)，所述阿達(dá)瑪模板(3)位于傅氏透鏡(5)的前焦面，所述探測(cè)器(7)位于傅氏透鏡(5)和柱面鏡(6)的后焦面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述成像設(shè)備，其特征在于所述阿達(dá)瑪模板(3)的形式為移動(dòng)式機(jī)械模板、液晶空間光調(diào)制器或數(shù)字微平面鏡陣列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述成像設(shè)備，其特征在于所述兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板與阿達(dá)瑪模 板(3)平行并且寬度方向一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3任一所述成像設(shè)備，其特征在于所述橫向剪切干涉儀為 Sagnac干涉儀，Mach-Zehnder干涉儀或偏振雙折射干涉儀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述成像設(shè)備，其特征在于所述探測(cè)器(7)為阿達(dá)瑪變換干 涉信號(hào)的接收器，包括線(xiàn)陣探測(cè)器和面陣探測(cè)器。
專(zhuān)利摘要一種阿達(dá)瑪變換干涉光譜成像設(shè)備，包括沿光路設(shè)置的阿達(dá)瑪模板，把目標(biāo)成像于有n個(gè)碼元的阿達(dá)瑪模板表面上的前置光學(xué)成像系統(tǒng)，在阿達(dá)瑪模板垂直于光軸的方向上將其剪切成兩個(gè)虛阿達(dá)瑪模板的橫向剪切干涉儀，探測(cè)器以及與探測(cè)器連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還包括緊貼于阿達(dá)瑪模板設(shè)置的光闌；設(shè)置于橫向剪切干涉儀與探測(cè)器之間的傅氏透鏡和柱面鏡，阿達(dá)瑪模板位于傅氏透鏡的前焦面，探測(cè)器位于傅氏透鏡和柱面鏡的后焦面。本實(shí)用新型不受阿達(dá)瑪模板尺寸限制，形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01J3/45GK201242471SQ20082013149
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者周錦松, 相里斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所