[实用新型]基于光阑和电动平台的可变换空间光调制器组件

说明书

本专利公开了一种基于光阑和电动平台的可变换空间光调制器组件，包括视场光阑、机械编码板、高精度电动位移台。将机械编码板固定在高精度电动平移台上，视场光阑为两片式设计，在编码板前方和后方各放置一片，并固定在系统中。机械编码板尺寸适当大于视场光阑，合理设计视场光阑和机械编码器之间的间隔，使得目标场景二维空间信息与光阑限制视场形成一一对应关系。控制高精度位移台的精准移动，使得光阑限制的视场内的空间二维编码信息发生同步变化，从而实现对目标场景的连续变换编码。与传统电子变换编码器相比，本方法使用了机械编码板实现编码，具有较高的光学效率，光学设计紧凑，可大大提高计算成像系统的成像质量。

技术领域:

本专利涉及一种基于光阑和电动平台的可变换空间光调制器组件，特指一种可实现高光学效率的空间信息调制器，可用于基于编码调制的计算成像系统领域中。

背景技术：

计算光谱成像是一种新型的光谱成像技术，其中以CASSI系统为典型代表。与传统的色散型成像光谱仪器不同，计算光谱成像系统并不能直接获取目标场景的三维信息(两位空间和一维光谱)，而是利用空间光调制器对目标场景的三维信息编码调制到能够实现物理接收的二维探测器阵列，后续通过特定的算法实现解码从二维探测器的阵列信息中重建得到目标场景的三维信息。通过这种方式，计算光谱成像系统可以实现对目标场景的三维信息进行二维采样并重建获取全部三维信息。

在计算光谱成像系统中，空间光调制器是实现对目标三维信息降维编码采样的核心器件，一般而言，常见的空间光调制器有微反射镜阵列(DMD，Digital MicromirrorDevice)和液晶光阀(LCLV，Liquid Crystal Light Valve)。DMD 是一个高度集成的面阵调制器，其中每一个像素对应一个可±12°转动的微反射镜，通过控制反射角度实现对入射到其面阵上的光信息进行调制，LCLV则利用液晶混合场效应来实现对输出光信息的调制，DMD和LCLV都可以实现电子控制，从而实现灵活快速的编码。但DMD是一种反射式器件，并且反射角度固定，其反射式的工作方式使得成像光谱系统搭建困难，同时，微反射镜表面的保护玻璃材料限制了系统有效工作波段波长范围，目前还没有能够工作于红外波段的DMD，其编码控制系统也较为复杂，在实用场景中仍然有较多技术问题。LCLV的透过率很低低，易造成信号损失或编码错误，并且也不能应用于红外波段。因此可以借助具有高光学透过率的机械编码板实现透射式编码，借助高精度移动的平台和光阑组合实现快速变换编码，从而达到对目标场景三维信息快速变换编码调制的目的。

发明内容：

为解决以上问题，本专利提出一种可实现高光学效率的透射式空间光调制器组件，利用机械编码板与高精度位移台组合实现高光学效率的透射式编码，同时设计合适的光阑对场景三维信息进行视场约束，是一种全新的能够应用于计算光谱成像系统的空间光调制手段。

本专利为一种适用于计算光学成像系统实现编码调制的空间光调制器组件，包括视场光阑1、机械编码板2、高精度电动位移台3。所述机械编码板固定在高精度电动平移台3上，两个所述视场光阑放置在机械编码板前后两个位置，从入射光线和出射光线方向进行视场限制，并固定于成像系统中，所述机械编码板尺寸适当大于视场光阑，合理设计视场光阑和编码器之间的间隔，使得探测器接收到的单元信息与视场内所有编码板单元按照成像比例，形成一一对应关系，通过控制高精度电动位移台的移动，视场光阑限制视场内的编码信息发生实时变化，进而实现对视场光阑限制光学视场内的目标场景三维信息的多次不同编码。

进一步的，在本方法中，所述的机械编码板为机械打孔板或玻璃掩模板，机械编码板阵列对应的像素单元按照光学成像比例关系，与系统所采用的面阵探测器单元形成严格对准关系。

进一步的，在本方法中，所述高精度电动位移台可以实现一维或二维移动，单步移动所对应的位置精度应远远小于探测器像元尺寸。