Hadamard编码红外光谱成像系统设计

作     者：杨莹 胡炳樑 李立波 王爽 严强强 YANG Ying;HU Bingliang;LI Libo;WANG Shuang;YAN Qiangqiang

作者机构：中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室陕西西安710119 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2022年第30卷第6期

页      面：641-650页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0804[工学-仪器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0803[工学-光学工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：陕西省自然科学基金青年项目(No.2021JQ-323) 

主　　题：光学系统设计 哈达玛变换成像光谱仪 中波光谱成像 数字微镜阵列 

摘      要：在空间调制型哈达玛变换光谱成像仪(Space Hadamard Transforms Spectral Imager,SHTSI)中采用数字微镜阵列(Digital Mirror Devices,DMD)作为编码器件,能够使系统实现小型化、轻量化、高分辨率、高帧频成像。但由于DMD的翻转特性,经过DMD编码后的光学成像面发生12°倾斜,导致SHTSI成像光路和制冷型探测器冷光阑不匹配,造成视场缺失和图像降质。针对这一问题,本文提出一种像面预补偿的新型哈达玛编码光谱成像系统设计方法,在前置成像镜组中采用倾斜和偏心的设计,使得一次像面实现24°倾斜,对DMD在调制过程中产生的像面倾斜进行预补偿,从而消除倾斜成像面造成的图像降质问题。基于该方法设计了SHTSI光学系统,系统全视场点列图RMS小于5μm,保证系统在全视场范围内能够均匀成像。根据该设计方案研制SHTSI原理样机,试验结果表明,SHTSI系统满足设计指标,对成像数据进行复原,得到复原光谱角距离评价因子优于0.052。