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专利名称：阿达玛变换干涉光谱成像设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种干涉光谱成像设备，具体涉及一种阿达玛变换干涉光谱成像
设备o
背景技术：
阿达玛变换(Hadamard Transform)光谱技术是近四十年来发展起来的一种类似 于傅里叶变换(Fourier Transform)的新型光谱调制技术。阿达玛变换是基于平面 波函数的一种变换，具有高能量输入、多通道成像以及高信噪比的优点[M.O.Harwit， ■N.J. A. Slone. Hadamard Transform Optics. Academic:New York, 1980，特另lj适 用于微弱光谱信号检测，阿达玛变换光谱成像技术是国际上前沿研究课题之一。
目前所有的阿达玛变换光谱成像技术都是以阿达玛编码模板代替常规色散型(采 用棱镜分光或光栅分光)光谱仪的入射狭缝或出射狭缝，或者同时代替二者，对各光 谱成分进行四则运算解码获得被探测目标的两维空间信息和一维光谱信息。
阿达玛变换光谱成像技术将阿达玛模板作为一个宽狭缝对待，视参与编码的各空 间码兀为一个整体，但由于阿达玛模板具有一定的尺寸，且码元越多尺寸越宽，会产 生空间信息和光谱信息的错位与混叠；另外，由于阿达玛变换光谱成像仪采用的是色 散分光方法，阿达玛模板的宽度还同时制约着光谱分辨率，实现高空间分辨率和高光 谱分辨率成像均十分困难。
为了克服上述不利因素，对于尺寸较大的阿达玛模板，通常采取在模板与分光装 置之间放置柱面透镜的做法，对模板与目标像进行压縮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。 这种方法不但增加了仪器的复杂度，而且未能从根本上解决上述问题， 发明内容
本实用新型的目的在于提出一种阿达玛变换干涉光谱成像设备，其解决了背景技 术中空间分辨率和光谱分辨率同时受阿达玛模板尺寸限制，以及系统结构复杂的技术问题。
本实用新型的技术解决方案是 一种实现阿达玛变换干涉光谱成像方法的设备，包括沿光路设置的阿达玛模板
3，把目标成像于有n个码元的阿达玛模板3表面上的前置光学成像系统l，在阿达 玛模板3垂直于光轴的方向上将其剪切成两个虚阿达玛模板的横向剪切干涉仪4，探 测器7以及与探测器7连接的计算机系统8，
其特殊之处在于还包括紧贴于阿达玛模板3设置的光阑2;设置于横向剪切干涉仪
4与探测器7之间的傅氏透镜5和柱面镜6，所述阿达玛模板3位于傅氏透镜5的前 焦面，所述探测器7位于傅氏透镜5和柱面镜6的后焦面。
上述阿达玛模板3的形式为移动式机械模板、液晶空间光调制器或数字微平面镜阵列。
上述两个虚阿达玛模板与阿达玛模板3平行并且宽度方向一致。 上述横向剪切干涉仪为Sagnac干涉仪，Mach-Zehnder干涉仪或偏振双折射干涉仪。
上述探测器7为阿达玛变换干涉信号的接收器，包括线阵探测器和面阵探测器。 本实用新型彻底省却了传统色散型阿达玛变换光谱成像技术中为了提高光谱分 辨率额外增加的柱面透镜组件，具有结构简单、体积小、重量轻的优点。 总结起来本实用新型具有以下优点
1) 阿达玛模板中所有码元的光程差始终保持一致，故对目标的空间相干性无要 求，从根本上避免了空间信息和光谱信息的错位与混叠。
2) 干涉图的调制度不受阿达玛模板形状、大小等因素的影响，光谱分辨率与阿
达玛模板的尺寸无关，高空间分辨率和高光谱分辨率成像容易实现。
3) 由于光谱分辨率与阿达玛模板的尺寸无关，因而允许比较大的视场角(增加 HT模板高度)和任意形状、大小的阿达玛模板，使光通量大幅提高。
4) 阿达玛模板宽度仅与一维空间分辨率有关，与光谱分辨率无关，因此降低了
5) 彻底省却了传统阿达玛变换光谱成像技术中的柱面透镜压縮环节，因而结构 简单、体积小、重量轻。

图1为本实用新型系统结构示意图。
附图标号说明l一前置光学成像系统，2—光阑，3—阿达玛模板，4—横向剪切 千涉仪，5—傅氏透镜，6—柱面镜，7—探测器，8—计算机处理系统。
具体实施方式

参见图l，本实用新型的技术方法是
前置光学成像系统1将目标成像于具有n个码元的阿达玛模板表面上；
光阑2紧贴着阿达玛模板3放置，它的作用是限制参与阿达玛变换编码的视场范 围和防治杂散光；
阿达玛模板3位于傅氏透镜5的前焦面处，经阿达玛模板3编码后的目标像进入 横向剪切干涉仪4，阿达玛模板3在垂直于光轴的方向上被剪切成两个虚阿达玛模板， 它们与原阿达玛模板3平行并且宽度方向一致；
两个虚阿达玛模板经傅氏镜5和柱面镜6，在位于它们后焦面的探测器7上产生 千涉，干涉条纹方向与剪切方向垂直，干涉光程差与剪切量和探测器的有效尺寸成正 比，与傅氏镜5的焦距成反比，光程差越大，光谱分辨率越高；
将探测器7输出的干涉图信号进行数字化后送入计算机处理系统8中；
阿达玛模板3变换一次编码，探测器7采集一次干涉图信号，阿达玛模板3变换 n次后，完成编码；
n次采集得到的干涉图信号分别进行傅里叶变换，得到n幅目标经阿达玛模板编 码后的光谱图像，这些图像绘決速阿达玛变换解码后最终得到目标的两维空间信息和
--维光谱信息。
其中前置光学成像系统l可采用折射、折反射和反射等各种形式，将目标成像于 阿达玛模板表面上是前置光学成像系统l的主要目的。
其中阿达玛模板的作用是产生n (n二2Ll，m二2，3，…)次阿达玛编码阵列，从而对 目标进行n次阿达玛变换编码，阿达玛模板可采用移动式机械模板、液晶空间光调制 器和数字微平面镜阵列等形式。
其中横向剪切干涉仪可采用Sagnac干涉仪、Mach-Zehnder干涉仪、偏振双折射干
涉仪等。无论横向剪切干涉仪的具体结构如何，它的主要作用是将阿达玛模板垂直于光轴等光程的分开。
其中探测器7是阿达玛变换干涉信号的接收器，采用线阵探测器可以获得目标的
一维空间和一维光谱信息；采用面阵探测器可以获得目标的两维空间和一维光谱信息。
权利要求1. 一种阿达玛变换干涉光谱成像设备，包括沿光路设置的阿达玛模板(3)，把目标成像于有n个码元的阿达玛模板(3)表面上的前置光学成像系统(1)，在阿达玛模板(3)垂直于光轴的方向上将其剪切成两个虚阿达玛模板的横向剪切干涉仪(4)，探测器(7)以及与探测器(7)连接的计算机系统(8)，其特征在于还包括紧贴于阿达玛模板(3)设置的光阑(2)；设置于横向剪切干涉仪(4)与探测器(7)之间的傅氏透镜(5)和柱面镜(6)，所述阿达玛模板(3)位于傅氏透镜(5)的前焦面，所述探测器(7)位于傅氏透镜(5)和柱面镜(6)的后焦面。
2. 根据权利要求1所述成像设备，其特征在于所述阿达玛模板(3)的形式为移动式机械模板、液晶空间光调制器或数字微平面镜阵列。
3. 根据权利要求1所述成像设备，其特征在于所述两个虚阿达玛模板与阿达玛模 板(3)平行并且宽度方向一致。
4. 根据权利要求1 3任一所述成像设备，其特征在于所述横向剪切干涉仪为 Sagnac干涉仪，Mach-Zehnder干涉仪或偏振双折射干涉仪。
5. 根据权利要求4所述成像设备，其特征在于所述探测器(7)为阿达玛变换干 涉信号的接收器，包括线阵探测器和面阵探测器。
专利摘要一种阿达玛变换干涉光谱成像设备，包括沿光路设置的阿达玛模板，把目标成像于有n个码元的阿达玛模板表面上的前置光学成像系统，在阿达玛模板垂直于光轴的方向上将其剪切成两个虚阿达玛模板的横向剪切干涉仪，探测器以及与探测器连接的计算机系统，还包括紧贴于阿达玛模板设置的光阑；设置于横向剪切干涉仪与探测器之间的傅氏透镜和柱面镜，阿达玛模板位于傅氏透镜的前焦面，探测器位于傅氏透镜和柱面镜的后焦面。本实用新型不受阿达玛模板尺寸限制，形成系统结构简单。
文档编号G01J3/45GK201242471SQ20082013149
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月21日 优先权日2007年12月29日
发明者周锦松, 相里斌 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所