專利名稱：光學(xué)計(jì)算系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光譜分析系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及對(duì)光載數(shù)據(jù)的壓縮進(jìn)行改進(jìn)，以獲取光信息。
光通過數(shù)據(jù)來傳送信息。例如，當(dāng)光與物體相互作用時(shí)，帶走了有關(guān)物體物理、化學(xué)特性的信息。光的特性，如密度是可以進(jìn)行測量和分析的，從而能夠得到與其相互作用的物體的信息。也就是說，光通過其密度所攜帶的數(shù)據(jù)是可以進(jìn)行測量的，而推出有關(guān)物體的信息。類似地，在光學(xué)通訊系統(tǒng)中，處理光數(shù)據(jù)，并在光纜等光學(xué)傳輸介質(zhì)上傳送信息。收到光信號(hào)后，測量數(shù)據(jù)，而推出信息。
一般地說，簡單地測量光密度難以轉(zhuǎn)換成信息，因?yàn)檫@里面很可能含有干擾數(shù)據(jù)。即，有多種因素會(huì)影響光密度，甚至在很受限制的波長范圍內(nèi)。通常不可能充分地測量有關(guān)其中一個(gè)因素的數(shù)據(jù)，因?yàn)椴⒉恢榔渌蛩氐挠绊憽?br> 然而，從光中推出信息是可能的。例如，通過將來自多個(gè)樣本的光分成多個(gè)波長段，然后對(duì)這些段的密度針對(duì)每個(gè)樣本所需信息的傳統(tǒng)測量結(jié)果進(jìn)行多元線性回歸，從而得到估計(jì)的結(jié)果。例如，對(duì)聚合物進(jìn)行照射，那么來自該聚合物的光中就載有樣本乙烯含量等信息。從多個(gè)樣本的每一個(gè)來的光被引向一系列帶通濾波器中，這些濾波器將光分成預(yù)定的波長段。帶通濾波器后面的光檢測器測量各光段的密度。如果用傳統(tǒng)的方法測量出了各聚合物樣本的乙烯含量，則對(duì)10個(gè)測得的帶通密度針對(duì)測量出來的每個(gè)樣本的乙烯含量進(jìn)行多元線性回歸，得出下述方程y＝a0+a1w1+a2w2+......+a10w10(方程1)其中，y為乙烯含量，an為用回歸分析確定的常數(shù)，wn為各波長段的密度。
方程1能夠用來估計(jì)同一聚合物類型的隨后樣本的乙烯含量。然而，根據(jù)不同環(huán)境，由于乙烯以外的其他因素也能夠影響波長段的密度，因此，這種估計(jì)的偏差不能接受。這些其他因素并不是按照與乙烯相一致的方式從一個(gè)樣本到另一個(gè)樣本時(shí)發(fā)生變化。
通過把光載數(shù)據(jù)壓縮成基本分量，能夠得到更準(zhǔn)確的估計(jì)。為了獲得基本分量，例如可以從同一類型的聚合物被照亮的樣本中，對(duì)同一類型光的各種樣本收集光譜數(shù)據(jù)。例如，可以用光譜儀把光樣本擴(kuò)展成波長光譜，這樣就能夠測量各波長上各光樣本的幅值。然后組合數(shù)據(jù)并進(jìn)行稱為單值分解(SVD)的線性代數(shù)處理。SVD是基本分量分析的核心，在該技術(shù)中應(yīng)給予很好的理解。簡單地說，基本分量分析是一種縮維技術(shù)，具有帶n個(gè)獨(dú)立變量的m個(gè)光譜，并構(gòu)建一組新的特征向量，這些特征向量是各原始變量的線性組合。這些特征向量可以認(rèn)為是新的一組繪制軸線。主軸，即第一基本分量，是描述數(shù)據(jù)可變性主要部分的向量。后面的基本分量連續(xù)地描述更少的樣本可變性，直到由更高階的基本分量僅僅描述出噪音。
一般地，基本分量被確定為正交的向量。光樣本的每一個(gè)分量都可以表達(dá)成xnzn，其中，xn是標(biāo)量乘數(shù)，而zn是第n個(gè)分量的正交分量向量。即，zn是多維空間的向量，每一個(gè)波長是一維。應(yīng)該很好理解的是，正交確定了各波長處分量的值，使分量保持其形狀，并且基本分量向量的長度為1。因此，每一個(gè)正交分量向量都具有一個(gè)形狀和幅值，使這些分量能夠用作具有這些基本分量的全部光樣本的基本構(gòu)建單元。于是，各光樣本都能按下述方式由正交的基本分量乘以適當(dāng)?shù)臉?biāo)量乘數(shù)的組合來描述x1z1+x2z2+......+xnzn如果基本分量理解為具有正交化后的標(biāo)準(zhǔn)化幅值，標(biāo)量乘數(shù)xn就可以理解為給定光樣本中基本分量的幅值。
因?yàn)榛痉至空?，所以它們能夠用于比較簡單的數(shù)學(xué)方法，把光樣本分解成分量幅值，這些分量幅值能準(zhǔn)確地描述原始樣本中的數(shù)據(jù)。由于原始光樣本也可以理解為多維波長空間中的向量，則原始信號(hào)向量與基本分量向量的點(diǎn)積就是原始信號(hào)在正交分量向量方向上的幅值。即該點(diǎn)積是原始信號(hào)中標(biāo)準(zhǔn)基本分量的幅值。這與將三維笛卡爾空間的向量分成X、Y、Z分量相類似。假定軸向量的幅值為1，則三維向量與每個(gè)軸向量的點(diǎn)積為該三維向量在這三個(gè)方向上的幅值。原始信號(hào)與不垂直于其他三維的某些向量的點(diǎn)積，由于其幅值已經(jīng)由正交軸中的兩個(gè)或多個(gè)確定，而產(chǎn)生了冗余數(shù)據(jù)。
因?yàn)榛痉至勘舜苏换蛘叽怪保匀魏我粋€(gè)基本分量與其他任何一個(gè)基本分量的點(diǎn)積或直積為零。從物理意義上講，這意味著這些分量彼此不相干。當(dāng)數(shù)據(jù)變化而改變了原始光信號(hào)中一個(gè)分量時(shí)，其他分量不變。在相類似的笛卡爾例子中，三維向量中X分量的減少并不影響Y、Z分量的幅值。
基本分量分析提供了能準(zhǔn)確描述光樣本攜帶的數(shù)據(jù)的最少的正交分量。這樣，在數(shù)學(xué)的意義上，基本分量是原始光的分量，彼此不相干，代表了整個(gè)光載數(shù)據(jù)的最簡潔的描述。從物理上講，每個(gè)基本分量是形成原始光信號(hào)一部分的光信號(hào)。在原始光波范圍內(nèi)的一些光波段每個(gè)都有一形狀。如果每個(gè)分量都有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆?，則基本分量的和構(gòu)成了該原始信號(hào)。
基本分量包括了全部光信號(hào)攜帶的數(shù)據(jù)的壓縮。在物理意義上，基本分量的形狀和波長范圍描述了在全部光信號(hào)中有什么樣的數(shù)據(jù)，而分量幅值描述了有多少這樣的數(shù)據(jù)。如果多個(gè)光樣本含有類型相同但數(shù)量不同的數(shù)據(jù)，那么，就能僅用一組基本分量通過給分量加上適當(dāng)幅值來準(zhǔn)確地描述每個(gè)光樣本(噪音除外)。
基本分量可以用來準(zhǔn)確地估計(jì)光載信息。例如，假定有某一品牌的汽油樣本，當(dāng)照射樣本時(shí)所發(fā)出的光具有相同的基本分量。用光譜儀展開每個(gè)光樣本而生成波長光譜，其形狀隨不同的汽油樣本而不同。不同之處，例如辛烷值或鉛含量的不同，可能是由多種因素中的任何一種造成的。
樣本光譜的不同可以描述成基本分量幅值的不同。例如，汽油樣本有四個(gè)基本分量，一個(gè)樣本中這些分量的幅值xn是J、K、L和M，下一個(gè)樣本中的幅值為0.94J、1.07K、1.13L和0.86M。如上所述，一旦確定了基本分量，這些幅值就能準(zhǔn)確地描述其對(duì)應(yīng)的光樣本。
要求周期性地測量產(chǎn)品中辛烷值的提煉廠從分量幅值上就可以推出辛烷信息。辛烷值可能依賴于這些分量中的不只一個(gè)中的數(shù)據(jù)。辛烷值也可以通過傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法確定。因此，如果測量了每個(gè)汽油樣本的分量幅值和辛烷值，就可以針對(duì)辛烷值對(duì)分量幅值進(jìn)行多元線性回歸分析，而生成如下的方程y＝a0+a1x1+a2x2+a3x3+a4x4(方程2)其中，y是辛烷值，an是回歸分析確定的常數(shù)，x1、x2、x3、x4分別為第一、二、三、四基本分量幅值。
方程2可以看成是回歸向量，提煉廠利用該方程就能準(zhǔn)確地估計(jì)后面汽油樣本的辛烷值。傳統(tǒng)的系統(tǒng)根據(jù)光譜儀對(duì)光樣本按波長的測量利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行回歸向量計(jì)算。光譜儀系統(tǒng)把光樣本展開成光譜，并在光譜波長范圍內(nèi)測量各波長處的光密度。如果采用方程2的回歸向量形式，計(jì)算機(jī)就讀取密度數(shù)據(jù)，并通過確定整個(gè)信號(hào)與各分量的點(diǎn)積把光樣本分解成基本分量幅值xn。然后把分量幅值代入回歸方程以確定辛烷值。
不過，為了簡化上述過程，一般將回歸向量轉(zhuǎn)換成波長函數(shù)的形式，因此只進(jìn)行一次點(diǎn)積運(yùn)算。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基本向量zn在全部或部分整個(gè)波長范圍內(nèi)有一個(gè)值。如果每個(gè)分量向量的每個(gè)波長值都乘以一個(gè)與分量向量相對(duì)應(yīng)的回歸常數(shù)an，并且將最終的加權(quán)的基本分量按波長相加，則回歸矢量的形式如下y＝a0+b1u1+b2u2+......+bnun(方程3)其中，y是辛烷值，a0是從方程2得到的第一回歸常數(shù)，bn是方程2中各回歸常數(shù)an與其對(duì)應(yīng)的波長n處正交回歸向量值的乘積的和，un是光樣本在波長n處的密度。因此，新常數(shù)定義了波長空間內(nèi)能直接描述辛烷值的向量。方程3形式的回歸向量代表光樣本與該向量的點(diǎn)積。
基本分量的標(biāo)準(zhǔn)化使分量在回歸分析中能使用任意的值。因此，回歸向量生成的點(diǎn)積結(jié)果很可能不等于實(shí)際的辛烷值。不過，該數(shù)與辛烷值成比例。通過按傳統(tǒng)方法測量一個(gè)或多個(gè)樣本的辛烷值并與按回歸向量算得的數(shù)比較，可以確定出比例因子。接下來，計(jì)算機(jī)對(duì)回歸向量的點(diǎn)積和光譜進(jìn)行簡單的縮放，得出與辛烷值近似相等的數(shù)。
圖4示出了傳統(tǒng)光譜分析的一個(gè)例子。激光器20經(jīng)過帶通濾波器24、分束器26、透鏡28和光纜30把光射到樣本22。光經(jīng)過光纜30、分束器26到達(dá)透鏡32，然后到達(dá)光譜儀34。光譜儀34按波長分離從被照亮的樣本來的光，這樣，將能通過包括電荷耦合檢測器36的檢測裝置測量各波長處的光密度。電荷耦合檢測器36受控制器28的控制，并由冷卻器40冷卻。檢測裝置測量來自光譜儀34的光在各波長處的光密度，然后以數(shù)字的形式輸出數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)42，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)波長范圍內(nèi)的光密度。計(jì)算機(jī)42也存儲(chǔ)有預(yù)先得到的辛烷值等所需樣本特性的回歸向量，然后把各波長處光密度與回歸向量密度的乘積在取樣波長范圍相加，從而得到來自物體的光與回歸向量的點(diǎn)積。由于該值與辛烷值成比例，因此可以算出樣本辛烷值。
由于光譜儀將樣本光分離成波長，就需要一個(gè)檢測器檢測并區(qū)分各波長處的很少量的光。電荷耦合器件在這個(gè)可見光譜區(qū)和近紅外區(qū)內(nèi)具有很高的靈敏度，噪音極低。這些器件還具有高量化效率、長壽命、成象性能和固態(tài)特性。然而，遺憾的是，電荷耦合器件及其使用的儀器非常昂貴，一般的包括這種靈敏檢測器和操作所需光譜儀的儀器大致要化費(fèi)$250,000。另外，這些器件對(duì)環(huán)境條件也很敏感。例如在提煉廠中，必須將它們保護(hù)起來，不能暴露在外面，不能受到振動(dòng)，不能有溫度波動(dòng)，因此要將它們放在冰箱大小的保護(hù)箱內(nèi)。這些儀器的全部成本在$200,000-$500,000。這些系統(tǒng)的動(dòng)力要求、冷卻要求、成本、復(fù)雜性、維護(hù)要求使其無法應(yīng)用于許多場合。
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和方法的上述及其他缺點(diǎn)，并進(jìn)行的討論。
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種從光中推出信息的改進(jìn)的系統(tǒng)。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是采用光學(xué)濾波器裝置，將光載數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成正交分量。
本發(fā)明再進(jìn)一步的目的是將光載數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成光的分量，這樣通過測量分量的特性就能測量所述光載數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一些目的由光學(xué)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)包括光學(xué)濾波器裝置，其設(shè)置成接收光源的光，并設(shè)計(jì)成將光載數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成至少一個(gè)正交的光分量。一檢測器裝置與光學(xué)濾波器裝置工作相聯(lián)，測量所述至少一個(gè)正交分量特性，以測量所述數(shù)據(jù)。
本說明書清楚、完整地公開了本發(fā)明，包括其優(yōu)選實(shí)施例，并參照附圖，以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員。其中，

圖1是示例性的光譜回歸向量曲線圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中光譜分析系統(tǒng)的示意圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)分析系統(tǒng)的示意圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)分析系統(tǒng)的示意圖；圖3C是如圖1的光譜回歸向量的正分量的曲線圖；圖3D是如圖1的光譜回歸向量的負(fù)分量的曲線圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)分析系統(tǒng)的示意圖；圖4B是圖4A所示系統(tǒng)用的示例性濾波器器件的示意圖；圖4C是圖4A所示系統(tǒng)用的示例性濾波器器件的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)分析系統(tǒng)的示意圖；圖6是把加權(quán)的正、負(fù)光分量部分加起來的加法電路示意圖；圖7A是本發(fā)明采用吸收光譜學(xué)方法的示意圖；圖7B是本發(fā)明采用發(fā)射或發(fā)散光譜學(xué)方法的示意圖；圖7C是本發(fā)明中光被通過光纜引向樣本和從樣本上引出的局部示意圖；圖8A是光纖分束器裝置的示意圖，將來自樣本的光導(dǎo)向雙濾波器，以分別給正、負(fù)回歸向量部分加權(quán)；圖8B是分束器的示意圖，將來自樣本的光導(dǎo)向雙濾波器，以分別給正、負(fù)回歸向量部分加權(quán)；圖8C是設(shè)置成分別給正、負(fù)回歸向量部分加權(quán)的雙濾波器示意圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)分析系統(tǒng)的示意圖。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，其中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例表示在附圖中。各例子是以解釋本發(fā)明的方式提供的，而不是限制性的。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，能夠作出多種改進(jìn)和變型。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分描述的特征可以用于另一個(gè)實(shí)施例，而作出了又一個(gè)實(shí)施例。因此，本發(fā)明在此覆蓋了落在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的這種改進(jìn)和變型以及它們的等效結(jié)構(gòu)。
圖3A中總體表示為44的光學(xué)分析系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，能源46照亮了樣本物體48，透過或從樣本48反射的光由準(zhǔn)直器50準(zhǔn)直。準(zhǔn)直器50包括一個(gè)或多個(gè)透鏡或反射鏡，將來自樣本48的光聚焦成平行光束49。準(zhǔn)直器50出來的光通過空氣、光纜或其他適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳播到光學(xué)濾波器52。光學(xué)濾波器52是干涉器件，即其性能取決于光通過時(shí)的光路。于是，準(zhǔn)直器50把平行光束49導(dǎo)向?yàn)V波器。也可以在把光導(dǎo)向光學(xué)濾波器52之前通過帶通濾波器，以除掉波長沒有被回歸向量所包含的光。
準(zhǔn)直器50不是光譜儀，因此光束49中的光是沒被分離的多波長光。但是，濾波器52是與波長有關(guān)的光密度濾波器，即其加給光的權(quán)隨波長變化。例如，假設(shè)有一個(gè)光束包括500nm和1000nm兩個(gè)波長的光，500nm的光密度是G，1000nm的光密度是H，則整個(gè)的光密度是G+H。象濾波器52這樣的濾波器可以設(shè)計(jì)成能同時(shí)濾過50％的500nm光和75％的1000nm光，盡管兩種波長的光是同一光束的組成部分。相應(yīng)地，測量濾波器輸出的光密度檢測器就會(huì)測量出0.5G+0.75H的光密度。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)濾波器52包括具有不同折射率的多層材料。通過適當(dāng)?shù)剡x擇材料并設(shè)計(jì)出各層間距，就能使濾波器有選擇地透過預(yù)定比例的不同波長光。一旦確定了各波長的所需權(quán)，就能用各種近似的方法確定出形成濾波器52的材料和間距。例如，這些方法包括確定光學(xué)傳輸光譜的逆富立葉變換(IFT)，然后構(gòu)建作為該IFT物理表示的濾波器。IFT指出在濾波器結(jié)構(gòu)中折射率連續(xù)變化。然而，就申請(qǐng)人所知，目前還沒有制造這種折射率連續(xù)變化的濾波器的方法，因此，采用進(jìn)一步的近似把IFT轉(zhuǎn)換成基于具有定折射率的各種材料的實(shí)用的結(jié)構(gòu)。這些濾波器可以通過包括National Research Council of Canada下屬的George Dobrolski和PierreVerly在內(nèi)的科研組織得到。在Applied Optics第35卷5484-5492頁(1996年)和第29卷2876-2893(1990年)上提供了關(guān)于這些濾波器的信息。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，采用了稱為“針”方法的直接迭帶法來構(gòu)建濾波器。該方法從公知材料的折射率和濾波器厚度的估計(jì)值開始，通過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，估計(jì)出第二材料的“針”插入到第一材料的效果，然后以這些“針”生成的干涉圖樣作為指示，在第二材料內(nèi)移動(dòng)這些“針”，直到生成了所需干涉圖樣的最佳近似。應(yīng)該明白，也可以用其他合適的迭帶法來構(gòu)建濾波器。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，濾波器52加到每個(gè)波長上的權(quán)設(shè)成在本發(fā)明背景部分中方程3所描述的回歸權(quán)bn。這樣，光學(xué)濾波器52能按光學(xué)方法完成光束49和一所需回歸向量的點(diǎn)積，并且光學(xué)濾波器52輸出的光54的密度直接與所需信息相關(guān)。例如，如果樣本48為汽油樣本，由濾波器52代表的回歸向量是特定汽油類型的辛烷值回歸向量，則光54的密度就直接與樣本48的辛烷相關(guān)。
因此，濾波器52同時(shí)地用光學(xué)方法完成了兩步光譜分析。首先，將光49攜帶的數(shù)據(jù)壓縮成正交分量；然后，通過回歸向量加權(quán)給正交向量幅值加權(quán)，使濾波器的輸出與所需信息直接相關(guān)。
如下面詳細(xì)描述的那樣，盡管可以采用各種形式的正交分量，但在辛烷例子中的正交分量可假定成基本分量，因?yàn)橐阎庠醇氨徽樟恋钠蜆颖?8的特性。由于系統(tǒng)44所測量的汽油樣本48近似，就能對(duì)方程2中的回歸常數(shù)an進(jìn)行計(jì)算和組合，確定出方程3中的回歸常數(shù)bn。這樣，光學(xué)濾波器52就能夠完成光49和回歸向量的點(diǎn)積。
檢測器56接收到來自濾波器52的加權(quán)光54，并測量其光密度。測量出來的光密度是光54各個(gè)波長上的密度和。如上所述，光54的密度與同回歸向量相關(guān)聯(lián)的信息的實(shí)際測量量直接相關(guān)。如果回歸向量包括一個(gè)方程3中的偏移量a0，那么，可以用接收檢測器56輸出的處理器58來生成該偏移量。該處理器也可以對(duì)輸出按比例縮放，以解決上述用于推出回歸向量的正交分量的標(biāo)準(zhǔn)化，使最終的輸出結(jié)果能反應(yīng)所需信息的實(shí)際測量量。這種縮放也可以通過檢測器后面的一個(gè)或多個(gè)放大器完成，或者通過濾波器52和檢測器56之間的一個(gè)光學(xué)濾波器或者當(dāng)縮放因子包含在波長權(quán)中時(shí)，通過濾波器52來完成。處理器58可以是一個(gè)獨(dú)立的器件，也可以包含在檢測器56中。例如，在一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)中，該處理器可以包括一微處理器或者數(shù)字和/或模擬電路。還可以包括一顯示檢測器按修正或非修正形式輸出的顯示器和/或一輸出器件，使檢測器的輸出能送到外部系統(tǒng)進(jìn)行處理。當(dāng)沒有偏移量a0時(shí)，或者當(dāng)所有縮放都由外部系統(tǒng)完成時(shí)，處理器58可以只由一個(gè)顯示器和/或輸出器件構(gòu)成。
如上所述，檢測器56可以是例如由鍺或硅構(gòu)成的傳統(tǒng)光檢測器，測量入射光的密度。不過，應(yīng)該明白，可以采用其他任何合適的光檢測器，例如攝象機(jī)或其他膠片裝置。
圖3A示出了一個(gè)光濾波器52。由于本實(shí)施例的光學(xué)濾波器是使各波長的入射光通過預(yù)定百分比的濾波器，所以，不能賦給負(fù)的權(quán)。然而，回歸向量全都是正的也不太可能，也就是說，不太可能使每個(gè)回歸常數(shù)bn都是正的。為了解決圖1所示示例性的回歸向量20中正、負(fù)常數(shù)bn，圖3B所示的系統(tǒng)中包括了準(zhǔn)直器50，準(zhǔn)直器50包括一對(duì)準(zhǔn)直透鏡51a和51b，分別把光導(dǎo)向?yàn)V波器器件52a和52b。濾波器52a是由圖3C所示的回歸向量20的正的部分加權(quán)，而濾波器52b是由圖3D所示的負(fù)的部分加權(quán)。一對(duì)檢測器56a和56b分別接收來自濾波器52a和52b的輸出光。處理器58將檢測器56a的正輸出與檢測器56b的負(fù)輸出相加，并生成回歸向量和樣本48的光的點(diǎn)積。應(yīng)該明白，檢測器56b的輸出是正的，但該輸出作為負(fù)數(shù)加到檢測器56a的輸出。即，處理器58將檢測器56b的輸出從檢測器56a的輸出中減去。
回歸向量常數(shù)bn很可能位于-1和1之間，而且可能非常接近0。由于在圖3A和3B所示的光學(xué)濾波器52的實(shí)施例中，這些數(shù)代表入射光通過濾波器的百分比，能通過單位化回歸向量常數(shù)來改進(jìn)信噪比。即，將絕對(duì)值最大的回歸常數(shù)bn根據(jù)該常數(shù)為正或負(fù)放大為1或-1。所有其他的回歸常數(shù)bn按相同的因子進(jìn)行放大。放大后的常數(shù)變成了權(quán)bn，濾波器52用這些權(quán)來給各波長入射光加權(quán)。然后用這個(gè)縮放因子按照上述關(guān)于使用標(biāo)準(zhǔn)化的正交分量產(chǎn)生的縮放因子的方式來減小濾波器的輸出。即，回歸向量的單位化修正了從回歸向量標(biāo)準(zhǔn)化得到的縮放因子。盡管不一定會(huì)發(fā)生，但方程3的一個(gè)或多個(gè)常數(shù)bn有可能大于1或小于-1。盡管可能采用如下所述能夠放大不同波長光的光學(xué)濾波器裝置，但可以用小于1的縮放因子來減小常數(shù)bn，使最大的幅值常數(shù)是1或-1。然后，上述的濾波器52等光學(xué)濾波器就可以采用單位化的常數(shù)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)清楚，能源46可包括各種合適的能源，例如那些用在已知光譜學(xué)方法中的能源。例如，如圖7A所示，能源46可包括最接近樣本48的寬帶光源47。示例性的寬帶光源包括燈泡、燈絲、LED或其他能夠產(chǎn)生基本覆蓋可見光或近可見光譜的多波長光的器件?？梢詫⒁粋€(gè)或多個(gè)寬帶源接近樣本48放置，使光源散射出來的光由透鏡53導(dǎo)向帶通濾波器55，將光限制在波長范圍等于或在回歸向量波長范圍內(nèi)，然后再射到樣本上。如圖7A所示，光透過樣本，或者從樣本反射回來，在下游由光學(xué)系統(tǒng)57進(jìn)行分析，推出關(guān)于樣本的所需信息。光學(xué)系統(tǒng)57包括圖3B所示的光學(xué)濾波器裝置。這種吸收光譜學(xué)方法的例子包括紅外吸收、近紅外吸收(NIR)、中紅外吸收(MIR)和紫外可見吸收(UV-VIS)。
能源46也可以通過激勵(lì)樣本使其發(fā)光來照亮樣本48。這樣的能源包括激光器、燈泡或電源。例如，參見圖7B，激光器和燈泡47發(fā)出光，由透鏡53a和53b以及帶通濾波器55濾波并導(dǎo)向樣本48。樣本48受到激勵(lì)而發(fā)光，發(fā)出的光由透鏡53c導(dǎo)向系統(tǒng)57作進(jìn)一步的分析。這種光譜學(xué)方法的例子包括熒光發(fā)射、磷光發(fā)射、冷光發(fā)射和電致發(fā)光。
圖7B也可以用來說明散射法，其中，一般包括激光器47的能源46將樣本暴露在單色光下。當(dāng)光透過樣本時(shí)，被散射成各種波長段。這種方法的例子有Raman散射、Mie散射、Rayleigh散射和準(zhǔn)彈光散射。圖7B所示結(jié)構(gòu)既可以用于發(fā)光法，也可以用于散射法，主要是因?yàn)榘l(fā)光和散射的效應(yīng)通常是同時(shí)存在的，而且這兩種方法類型的區(qū)別主要在于對(duì)輸出的分析。某些特定環(huán)境，例如用來照亮樣本的能源波長或者樣本本身的波長，可以使一種效應(yīng)比另一種效應(yīng)占主導(dǎo)。
應(yīng)該明白，上述的任何一種方法或其他合適的照亮方法都可以用于本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解不用給出這些方法和系統(tǒng)以及詳細(xì)的描述。
在圖7A和7B所示的例子中，光在空氣中被傳輸?shù)綐颖?8或從樣本48出來。但是，應(yīng)該明白，也可以用其他的光介質(zhì)，例如圖7C所示的光纜元件59。
光譜回歸向量通過儀器和用來驅(qū)動(dòng)儀器的方法來起作用。因此，一旦用某一設(shè)備構(gòu)建出來了回歸向量，設(shè)備變化需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。為不需要重新計(jì)算回歸向量就能進(jìn)行標(biāo)定，可以在圖3B所示的濾波器52a、52b和檢測器56a、56b之間放置濾波器。另外，可調(diào)放大器能夠調(diào)節(jié)檢測器輸出，或者對(duì)處理器58重新編程或重新標(biāo)定。
當(dāng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成能夠執(zhí)行方程2的回歸向量方程時(shí)，就可以很容易地進(jìn)行標(biāo)定和其他的系統(tǒng)調(diào)節(jié)。一系列光學(xué)濾波器對(duì)，如圖3B的濾波器52a、52b，能夠用來將正交向量從光樣本中分離出來。然后，放大器將方程2中的回歸向量an加給各光學(xué)濾波器對(duì)后面的檢測器的輸出。如果放大器是可調(diào)的，則能夠直接調(diào)節(jié)回歸向量常數(shù)以解決標(biāo)定問題。當(dāng)產(chǎn)品變化要求重新確定回歸向量時(shí)，也可以采用這種結(jié)構(gòu)。例如，提煉廠的生產(chǎn)工藝或外界條件發(fā)生變化，就可能改變回歸向量?？烧{(diào)放大器無需新的光學(xué)濾波器就可以進(jìn)行這種改變。雖然方程2的結(jié)構(gòu)要求的濾波器多于方程3的結(jié)構(gòu)要求的濾波器，但是，如果能夠很容易地改變回歸向量，那么，這種開銷證明是合理的。下面詳細(xì)描述方程2的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)該明白，回歸向量的形式和幅值取決于推導(dǎo)它所用的方法。例如，就頻率而言，Raman光譜學(xué)方法生成尖峰(如10cm-1)，近紅外光譜學(xué)方法生成寬一些的峰(如100cm-1)，而UV-VIS光譜學(xué)方法生成很寬的峰(如500cm-1)。因此，對(duì)于不同類型的光譜學(xué)方法，有不同的波長分布。盡管幅值可以變化，但所有的回歸向量都可以例如通過適當(dāng)?shù)臑V波器結(jié)構(gòu)縮放成單位權(quán)。如上所述，隨后的電子器件可以經(jīng)過放大器或其他合適的器件進(jìn)行校正。雖然當(dāng)濾波器具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)能夠解決不同光譜學(xué)方法間的差異時(shí)，推導(dǎo)回歸向量和完成后面的分析中可以使用不同的光譜學(xué)方法，但是，最好能使用同一光譜學(xué)方法。
來自樣本48的光由多種合適的方法中的任何一種導(dǎo)向透鏡51a和51b。例如，參見圖8A，光從樣本經(jīng)過分成兩部分的集束形式的光纜導(dǎo)向透鏡51a和51b。照射在光纜束結(jié)合面上的光被分成兩部分光80a和80b，這兩部分光80a和80b到達(dá)透鏡。另外，參見圖8B，可以用分束器82來分離光，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所應(yīng)明白的。分束器組件可以是中性的，把各波長的光幾乎相同地分成兩個(gè)方向，或者是二色性的，使某些波長的光沿一個(gè)方向傳播，使另一些波長的光沿另一方向傳播。在另一種結(jié)構(gòu)中，光通過濾波器52的布置而不是上游的器件來分開。這樣，就能用一個(gè)透鏡準(zhǔn)直器50把光從樣本導(dǎo)向?yàn)V波器。
第一個(gè)濾波器，例如圖8C中的濾波器52a，設(shè)置成與光49的光路成一小角度，如10°。檢測器56a(圖8C中沒有示出)設(shè)在濾波器52a的一邊，接收濾波器傳來的光。沒有通過濾波器52a的所有波長的光以與光49的光路成20度角的方向反射，濾波器52b設(shè)置成接收反射光，檢測器56b(圖8C中沒有示出)設(shè)在濾波器52b的一邊，接收濾波器傳來的加權(quán)光。處理器58(圖8C中沒有示出)如上所述測量兩個(gè)檢測器的輸出。由于濾波器52a和52b沒有重疊傳輸，所以，從第一濾波器反射的光在濾波前無需進(jìn)行分光就可送到第二濾波器。
圖6中示意性地表示了處理器58的一個(gè)示例性例子。檢測器56a和56b的輸出信號(hào)被送至電阻和工作放大器(op-amp)電路76。由于檢測器的輸出都是正的，所以，加法電路進(jìn)行減法運(yùn)算。具體地說，由下述方程給出供給顯示器件78的輸出v0＝(R3/R1)((R1+Rf)/(R2+R3))56a-(Rf/R1)56b。通過適當(dāng)?shù)剡x擇電阻值，如果放大器增益不同，就可以進(jìn)行補(bǔ)償，并完成正確的減法運(yùn)算。
除了上面參照?qǐng)D3B所描述濾波器外，還可以用其他任何合適的濾波器裝置來進(jìn)行光學(xué)數(shù)據(jù)壓縮。盡管下面的討論針對(duì)方程3形式的回歸向量結(jié)構(gòu)給出了這種裝置的例子，但是應(yīng)該明白，這種裝置也可以用于在此描述的其他實(shí)施例。
相應(yīng)地，在圖4A表示的實(shí)施例中，光學(xué)濾波器裝置包括一對(duì)光譜儀60a、60b和一對(duì)光學(xué)濾波器64a、64b。來自樣本48的光被導(dǎo)向光譜儀60a、60b，光譜儀60a、60b將光譜62a、62b輸出到濾波器。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白光譜儀的原理和結(jié)構(gòu)，因此，不再詳細(xì)描述。一般來講，各光譜儀都有一個(gè)給定高度的窄輸入縫，生成的輸出光譜比輸入縫寬，但高度相同。光密度在光譜上沿橫向隨波長而變化。
如上面關(guān)于圖3B所示系統(tǒng)的討論，圖4A的系統(tǒng)單獨(dú)地給正、負(fù)回歸向量常數(shù)加權(quán)。這樣，該系統(tǒng)包括兩個(gè)濾波器64a和64b，由正、負(fù)常數(shù)分別加權(quán)。盡管兩個(gè)濾波器設(shè)計(jì)成不同的權(quán)，但結(jié)構(gòu)和總的工作原理相同。因此，圖4B中只示出了一個(gè)濾波器64a。參見圖4B，濾波器器件64a包括多個(gè)區(qū)66，這些區(qū)設(shè)置成由每個(gè)區(qū)66來接收光譜62a中特定波長的光。由于區(qū)66有一定的寬度，所以，各區(qū)從光譜62a接收的光覆蓋了一定波長范圍。但是這個(gè)范圍很小，可以視為這里所用的單一波長。
整個(gè)光譜波長范圍取決于，例如，所用的光譜學(xué)方法。如，Raman覆蓋的波長范圍一般比NIR窄。另外，光譜的某些部分含有的信息比其他部分多，因此，回歸向量中可略去某些部分以改善性能。
濾波器器件64a按照光譜回歸向量確定的那樣給光譜62a中各波長處的光密度加權(quán)。可以按各種合適的方式來加權(quán)。例如，各區(qū)66可包括多個(gè)例如液晶顯示器件(LCD)或光纖等光傳感器件68。各器件68檢測出入射光存在與否。通過選擇要處理的器件68的數(shù)量，可以確定任何給定區(qū)66的權(quán)。例如，可以使一定數(shù)量的器件68無效，或者由一控制系統(tǒng)有選擇地監(jiān)視預(yù)定數(shù)量器件的輸出。通過選擇傳感器件68在各種波長上的密度也可以進(jìn)行加權(quán)。再一次說明的是，在給定“波長”上的加權(quán)是加給了一定的范圍。例如，由于光纖元件在波長空間內(nèi)大約0.3nm寬，所以，特定區(qū)的波長范圍大約為0.3nm。
濾波器64a和相連的控制系統(tǒng)包括一單個(gè)的單元，該單元對(duì)來自光譜儀60的光進(jìn)行加權(quán)并測量加權(quán)光。這樣的一個(gè)控制系統(tǒng)可以包括計(jì)算機(jī)器件70，控制濾波器的工作并監(jiān)視它們的輸出。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)濾波器器件64a和64b都包括一個(gè)傳輸濾波器陣列，并設(shè)計(jì)成有選擇地分別把光傳播到檢測器器件56a和56b。參見圖4C，濾波器64a的每個(gè)區(qū)66包括多個(gè)傳輸濾波器72，因此，在各個(gè)區(qū)66通光的傳輸濾波器的數(shù)目決定了檢測器56a沿著光譜62a在各波長處檢測到的光量。在各個(gè)區(qū)通光的傳輸濾波器數(shù)目由回歸向量的加權(quán)決定。濾波器72包括，例如，能有選擇地打開或關(guān)閉的可調(diào)節(jié)快門。這樣，在給定區(qū)66中打開或關(guān)閉的快門數(shù)決定了通過該區(qū)向檢測器56a傳播的光的百分比。
另外，濾波器72的結(jié)構(gòu)可以是使預(yù)定百分比的入射光通過，而使區(qū)66通過預(yù)定百分比的光。通過包含適當(dāng)?shù)倪@種具有照相膠片或全息光學(xué)元件等的濾波器，在各個(gè)區(qū)66通過的預(yù)定百分比的光能夠設(shè)定為在相關(guān)波長處的回歸向量的加權(quán)。
圖4B和4C中的濾波器64a能夠調(diào)節(jié)，使得各波長的加權(quán)可以改變以適應(yīng)新的回歸向量。例如，可以按需要用計(jì)算機(jī)器件70等來有選擇地激活、無效或監(jiān)視多個(gè)傳感器68。類似地，能手動(dòng)或用計(jì)算機(jī)70來激活、無效或構(gòu)建傳輸濾波器72，以按需要通過或不通過光。
在圖5所示的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，來自樣本48的光由聲光濾波器73a和73b加權(quán)。再一次說明的是，兩個(gè)濾波器用來接收正、負(fù)回歸向量常數(shù)。每個(gè)濾波器73a和73b每次通過單一波長的光，該波長由計(jì)算機(jī)74輸出的聲波控制信號(hào)確定。通過改變各波長的光通過的時(shí)間，濾波器給來自樣本48的光加權(quán)。通過設(shè)定各波長的相對(duì)時(shí)間周期，使其相應(yīng)于回歸向量中各波長的相對(duì)權(quán)，濾波器按照與回歸向量相應(yīng)的形式給光加權(quán)。隨著光檢測器56a和56b掃描應(yīng)用的波長范圍，光檢測器56a和56b測量出通過濾波器73a和73b的光密度。處理器58對(duì)檢測器56a的正分量和檢測器56b的負(fù)分量求和。另外，濾波器73a和73b可以是液晶的可調(diào)濾波器。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白的那樣，液晶的可調(diào)濾波器的工作原理與聲光濾波器相似。
雖然上面把聲光濾波器描述成通過特定波長的光，但是，應(yīng)該明白通過的是很小的波長范圍的光。例如，聲光濾波器的帶寬是10nm。但是，正象這里所說明的，對(duì)于特定的應(yīng)用場合，這些范圍可以視為單一的波長。
雖然本發(fā)明上述實(shí)施例對(duì)來自樣本物體的光的密度或者類似的光密度曝光時(shí)間進(jìn)行加權(quán)，但是，應(yīng)該明白，也可以對(duì)光的其他特性加權(quán)。例如，可以把光的偏振或相干作為波長的函數(shù)進(jìn)行加權(quán)。
在回歸向量常數(shù)隨樣本的不同而變化的場合或不適合于基本分量分析的場合時(shí)，本發(fā)明可以用來光學(xué)壓縮光數(shù)據(jù)。例如，一類物體可以產(chǎn)生相同的基本分量，但卻不具有特定的回歸向量。還用汽油作為例子。所有的汽油都有相同的主要化合物，但是，通過混合不同的化合物能夠以各種方法得到高辛烷的汽油。特別是，這些混合物隨工廠的不同而改變。對(duì)來自不同工廠的樣本汽油光譜進(jìn)行的基本分量分析表明，這些汽油具有相同的或者非常相似的基本分量，但是，這些分量的相對(duì)重要性在各工廠間是不同的。結(jié)果，一個(gè)工廠的汽油的回歸向量不同于另一個(gè)工廠的汽油的回歸向量。另一個(gè)例子是用光透過血液樣本來判斷血液中葡萄糖含量。對(duì)于一個(gè)人來說，可以確定一回歸向量使血液基本分量與血液葡萄糖含量相關(guān)。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，就可以用光學(xué)的方法來監(jiān)視這個(gè)人的葡萄糖含量。但是，如果將相同的儀器用于另一個(gè)人，這種葡萄糖測量就會(huì)失敗，即便是兩個(gè)人的基本分量相同。個(gè)體間的差異，例如種族、血型或者體重，會(huì)導(dǎo)致基本分量的權(quán)有很大的不同，造成了第一個(gè)人的回歸向量不能用于另一個(gè)人。
圖9所示的光學(xué)分析系統(tǒng)44能有效地用在這些情況中，光學(xué)壓縮來自非相似光源的光數(shù)據(jù)，推出所需信息。能源46用上述的任何一種適當(dāng)?shù)姆椒ㄕ樟翗颖?8，例如血液樣本。被照亮的樣本48的光經(jīng)適當(dāng)?shù)难b置傳送到一系列準(zhǔn)直器50，將光按平行光束49的形式導(dǎo)向一系列光學(xué)濾波器器件。光學(xué)濾波器可以構(gòu)建成例如上述圖3B所描述的光學(xué)濾波器52a和52b。光學(xué)濾波器成對(duì)地分組，每對(duì)與用于樣本的基本分量相適應(yīng)。因此，光學(xué)濾波器52a1和52b1分別與第一基本分量的正、負(fù)部分對(duì)應(yīng)，光學(xué)濾波器52a2和52b2與第二基本分量對(duì)應(yīng)，按此類推一直到其他的濾波器52an和52bn，其中，n是基本分量數(shù)。
圖9所示的結(jié)構(gòu)能用方程2中的回歸向量形式從光樣本中推出信息。由于一個(gè)樣本的回歸向量不能用于其他樣本，所以沒有能夠用于各個(gè)血液樣本的回歸常數(shù)a1到an。這樣，在構(gòu)建光學(xué)濾波器時(shí)，假設(shè)這些常數(shù)為1。因此，光學(xué)濾波器加權(quán)百分比對(duì)應(yīng)著各波長的標(biāo)準(zhǔn)化基本分量的值。例如，標(biāo)準(zhǔn)化的第一基本分量在500nm處的值為-0.04。于是，光學(xué)濾波器52b1在500nm處的加權(quán)百分比為4％，而光學(xué)濾波器52a1在相同波長處的權(quán)為零。這些向量也可以單位化以改善信噪比。因此，每個(gè)光學(xué)濾波器對(duì)利用其相應(yīng)的基本分量向量完成了來自光源的光的點(diǎn)積，光學(xué)濾波器對(duì)輸出的光量與基本向量對(duì)樣本原始光的作用成正比。再次說明的是，比例性是由于分量向量的標(biāo)準(zhǔn)化和單位化。這可以用處理器58來解決，處理器58對(duì)光檢測器56a和56b的輸出求和，也可以用下游側(cè)的計(jì)算器件82來解決。
圖9的光學(xué)濾波器裝置把來自光源的光所攜帶的數(shù)據(jù)壓縮成基本分量，使基本分量幅值可以單獨(dú)檢測。因此，LED等顯示器件(未示出)能連接到各處理器58的輸出。假定按照某種方式在處理器輸出前面解決各分量的比例性，這種器件顯示原始光中各分量的幅值。
該系統(tǒng)可以用來準(zhǔn)確地測量任何個(gè)體血液葡萄糖含量。例如，可以從一個(gè)個(gè)體中抽取多個(gè)血液樣本，然后用該系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定每個(gè)樣本中各基本分量的幅值。該數(shù)據(jù)被送到計(jì)算機(jī)82或其他合適器件，計(jì)算機(jī)或其他合適器件針對(duì)用傳統(tǒng)裝置測到的各樣本血液葡萄糖含量對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行多重線性回歸?；貧w生成了方程2的回歸常數(shù)a0到an。計(jì)算機(jī)82將常數(shù)賦給來自隨后樣本的輸出，于是，該系統(tǒng)就能準(zhǔn)確地測量該個(gè)體的血液葡萄糖。
在另一個(gè)實(shí)施例中，不用計(jì)算機(jī)82來測量隨后的血液樣本。取而代之的是，由一系列可調(diào)放大器84將增益賦給等于相應(yīng)的回歸常數(shù)a1到an的檢測器輸出。包括微處理器或加法電路等任何合適裝置的加法電路，都可以用來對(duì)各放大器84的輸出求和。加法器件的輸出然后偏移一個(gè)常數(shù)a0，并由適當(dāng)?shù)姆糯笃骰蛴?jì)算器件如上所述地縮放一個(gè)縮放因子。偏移裝置可以是任何一種能在檢測器輸出上加或減一適當(dāng)?shù)腄C偏移量的合適的器件。偏移裝置和縮放因子放大器也可以是可調(diào)的。
因此，如圖9所示，本系統(tǒng)能夠用于分析任何一種具有可以用光學(xué)濾波器來表示的基本分量的樣本，還可以用來確定類似樣本的回歸向量常數(shù)，然后，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定可調(diào)增益和偏移量，賦給這些樣本適當(dāng)?shù)幕貧w向量。這種系統(tǒng)還可以用于已知回歸向量經(jīng)過一段時(shí)間后發(fā)生變化的場合。因此，提煉廠并不是構(gòu)建單個(gè)的光學(xué)濾波器對(duì)來根據(jù)方程3的回歸向量完成點(diǎn)積，而是使用圖9所示的可調(diào)結(jié)構(gòu)，以按需要來改變回歸向量。
應(yīng)該明白，圖9所示的系統(tǒng)能構(gòu)建成各種形式。例如，可以采用計(jì)算器件和/或放大器和/或光學(xué)濾波器的各種適當(dāng)?shù)慕M合來進(jìn)行本系統(tǒng)賦給或完成的增益、偏移和求和。例如，檢測器的輸出可以都送到能完成所有這些功能的計(jì)算機(jī)中。另外，本系統(tǒng)可以裝在一個(gè)很小的工具箱內(nèi)，該工具箱帶有能夠照亮血液樣本的能源，因此，一旦設(shè)定了適當(dāng)?shù)脑鲆婧推屏?，一個(gè)人在家中就能夠完成葡萄糖測試?；痉至恐皇且唤M正交分量。它們非常有用之處在于，代表了數(shù)據(jù)壓縮的最緊湊的形式。即，基本分量代表了能夠完整地描述原始信號(hào)中的數(shù)據(jù)的數(shù)量最少的正交分量。但是，當(dāng)有待分析的光來自具有不同基本分量的源時(shí)，基本分量分析就不再是一種有效的數(shù)據(jù)壓縮工具。因此，應(yīng)該明白，本發(fā)明的濾波器裝置能把光數(shù)據(jù)壓縮成正交分量而不是基本分量，例如是富立葉分量或小波分量。與基本分量類似，這些其他分量類型是原始波形的正交分量。但是，它們沒有基本分量的效率高，需要更多的分量才能充分地描述光數(shù)據(jù)。例如，每個(gè)富立葉分量都具有正弦波的形狀。因此，富立葉分量是一系列不同幅值和頻率的正弦波，這些正弦波組合起來形成了原始信號(hào)?？梢詷?biāo)準(zhǔn)化和/或單位化每個(gè)正弦形狀，使每個(gè)分量都能用作圖9中濾波器52a1和52b1等光學(xué)濾波器對(duì)的權(quán)。這樣，圖9所示的系統(tǒng)就能夠被構(gòu)建成把光數(shù)據(jù)壓縮成富立葉分量。
本發(fā)明實(shí)施例使用了非基本分量數(shù)據(jù)壓縮，可應(yīng)用于多種場合。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于衛(wèi)星系統(tǒng)，接收從地球反射來的光，再把光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)回地球進(jìn)行分析，推出所需信息，例如油床的位置。在這種情況下，光源是從地球反射的光，而不是來自被照亮的樣本物體的光。從地球不同部分反射來的光具有迥然不同的基本分量，但仍然能受到地表下面油床的作用。可以構(gòu)建出一系列光學(xué)濾波器將該光攜帶的數(shù)據(jù)壓縮成預(yù)定的一組正交分量，例如富立葉或波長分量。為每個(gè)分量構(gòu)建一個(gè)如圖9所示的光學(xué)濾波器對(duì)，并裝在衛(wèi)星內(nèi)。通過各個(gè)濾波器對(duì)按順序地對(duì)地表成象，提供出含有能夠獲得的相關(guān)光譜數(shù)據(jù)的壓縮數(shù)據(jù)集合。這樣，對(duì)于每個(gè)有意義的分量，衛(wèi)星都帶有一個(gè)光學(xué)濾波器以及例如用于每個(gè)光學(xué)濾波器的單獨(dú)的攝像機(jī)或者一個(gè)能夠通過每個(gè)濾波器順序地觀察地表的攝像機(jī)。這個(gè)壓縮信息被傳送到地球上的處理單元，然后從富立葉或小波分量的壓縮表示重新構(gòu)建光譜。可以選擇所用分量的數(shù)目以提供所需的光譜解析度。即，使用的分量越多，重新生成的實(shí)際光譜就越準(zhǔn)確。這樣，地球上的研究人員就能夠按他們的布置得到有關(guān)地球表面的所有有意義的光學(xué)信息。
本發(fā)明還可以用在通信系統(tǒng)等系統(tǒng)中，其中，信息被存儲(chǔ)在預(yù)定的正交分量中。包括這些分量的光通過光學(xué)介質(zhì)被傳輸?shù)揭唤M濾波器，這組濾波器設(shè)計(jì)成將光壓縮成分量以推出信息。利用正交分量，能無干擾地同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)。
在以波長分離多路轉(zhuǎn)換(wavelength-division multiplexing，WDM)的形式傳輸信息的遠(yuǎn)程光學(xué)通信系統(tǒng)中，上述系統(tǒng)尤其有用。
在目前的通信系統(tǒng)中，WDM的使用受到了相鄰波長信道疊加的限制。例如，WDM信道不疊加的最近距離為10nm，如果波長帶寬為約100nm，則最多能傳輸10個(gè)信道。而使用本發(fā)明，能將多得多的信道設(shè)置成波長空間的正交分量，并組合成在一個(gè)光學(xué)介質(zhì)中同時(shí)傳輸。在光學(xué)介質(zhì)的端部，一組光學(xué)濾波器壓縮數(shù)據(jù)成正交分量來測量。因?yàn)檫@些信道彼此正交，所以信道的疊加不會(huì)破壞數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?br> 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)信道采取某種預(yù)定信號(hào)的形式，例如具有某種形狀的脈沖，這些脈沖彼此正交。為了生成正交脈沖，構(gòu)建每個(gè)脈沖，當(dāng)每個(gè)脈沖設(shè)計(jì)成波長的函數(shù)時(shí)，使任何一個(gè)脈沖與其他任何一個(gè)脈沖的點(diǎn)積為零。任何數(shù)量的這種脈沖都能通過例如光纜的光介質(zhì)傳輸?shù)揭幌盗泄鈱W(xué)濾波器。因此，這些光學(xué)濾波器的光源就是一個(gè)或多個(gè)光學(xué)傳輸線路。這一系列中的每個(gè)濾波器對(duì)都可以如上所述地進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠完成來自光纜的光與正交型中的一個(gè)的點(diǎn)積。這樣，光學(xué)濾波器系列就把光數(shù)據(jù)壓縮成傳輸信道分量。
各正交型可以是標(biāo)準(zhǔn)化的和/或單位化的，這樣就能夠使用上面參照?qǐng)D3和9所描述的光學(xué)濾波器。如果光信號(hào)中沒有出現(xiàn)與任何一個(gè)濾波器對(duì)相對(duì)應(yīng)的脈沖，則與該濾波器對(duì)相對(duì)應(yīng)的檢測器輸出為零。如果存在脈沖，則檢測器根據(jù)信號(hào)中脈沖的幅值測出一個(gè)值。由于這個(gè)幅值能預(yù)先確定，本系統(tǒng)就可以設(shè)計(jì)成查找特定的大小，以識(shí)別出脈沖的存在。按照這種方法，就能夠通過光學(xué)介質(zhì)傳輸并識(shí)別出比傳統(tǒng)的系統(tǒng)多得多的脈沖。
對(duì)正交信號(hào)數(shù)的限制由信道的調(diào)制頻率確定。例如，在一個(gè)信道上10GHz的速率會(huì)由于10GHz而使其光譜模糊。如果使用富立葉函數(shù)，則最復(fù)雜的濾波器的波峰間距不會(huì)小于10GHz。這說明了最大的理論數(shù)據(jù)傳輸速率-比傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)大10到100倍。可以由標(biāo)準(zhǔn)具構(gòu)建富立葉函數(shù)，該函數(shù)具有正弦波光譜。標(biāo)準(zhǔn)具與在兩個(gè)反射鏡間有一隔離件相似。不同的隔離件厚度生成不同的正弦函數(shù)。通過把正交函數(shù)傳輸?shù)矫總€(gè)WDM信道內(nèi)，正交系統(tǒng)就可以使用WDM信道。
如上所述，本發(fā)明能用在各種環(huán)境中，例如，在傳統(tǒng)的遺傳學(xué)測試中，讀取凝膠體電泳極板的過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。使用本發(fā)明，通過凝膠體電泳極板照片的光被導(dǎo)向光學(xué)濾波器，這些光學(xué)濾波器把光數(shù)據(jù)壓縮成與特定特征(taggant)對(duì)應(yīng)的正交分量。
雖然上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該明白，本發(fā)明的任何和全部等效設(shè)計(jì)都包括在本發(fā)明的范圍和構(gòu)思中。因此，所描述的實(shí)施例只是舉例說明的，而不應(yīng)限制本發(fā)明。所以，落在所附權(quán)利要求書的文字或等效范圍中的任何和全部的實(shí)施例都應(yīng)包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學(xué)濾波器裝置，其設(shè)置成接收光源的光，并設(shè)計(jì)成將所述光攜帶的數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成所述光的至少一個(gè)正交的光分量。
2.一種光學(xué)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學(xué)濾波器裝置，其設(shè)置成接收光源的光，并設(shè)計(jì)成將所述光攜帶的數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成所述光的至少一個(gè)正交的光分量；一檢測器裝置，與所述光學(xué)濾波器裝置工作相聯(lián)，測量所述至少一個(gè)正交分量的特性，以測量所述數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一所述的光源。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括能照亮一物體的能源。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能源包括相對(duì)于所述物體放置的寬帶光源，該寬帶光源將所述物體暴露在寬帶光下。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能源設(shè)計(jì)成激勵(lì)所述物體，使其發(fā)光。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能源包括相對(duì)于所述物體放置的單色光源，該單色光源將所述物體暴露于單色光下，使所述單色光被所述物體散射成多種波長。
8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)相對(duì)于所述光源和所述光學(xué)濾波器裝置設(shè)置的準(zhǔn)直器，將來自所述光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直并導(dǎo)向所述光學(xué)濾波器裝置。
9.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光數(shù)據(jù)壓縮成多個(gè)所述的正交分量，所述的光學(xué)濾波器裝置包括多個(gè)光學(xué)濾波器器件，每個(gè)光學(xué)濾波器器件從所述光中對(duì)一個(gè)所述的正交分量進(jìn)行濾波。
10.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括增益裝置，與至少一個(gè)所述光學(xué)濾波器裝置和所述檢測器裝置工作聯(lián)接，并設(shè)計(jì)成對(duì)所述至少一個(gè)正交分量的每一個(gè)分量的所述特性進(jìn)行加權(quán)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置是可調(diào)的，由所述增益裝置賦給所述至少一個(gè)正交分量的每一個(gè)分量的權(quán)是可選擇的。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置根據(jù)所攜帶的與所述光的所需信息相關(guān)的數(shù)據(jù)量，對(duì)所述至少一個(gè)正交分量的每一個(gè)分量加權(quán)。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置包括光學(xué)濾波器器件，其設(shè)計(jì)成用預(yù)定的權(quán)對(duì)所述光學(xué)濾波器器件接收的光的所述特性加權(quán)。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器裝置輸出對(duì)應(yīng)所述測量特性的電信號(hào)，所述增益裝置包括能對(duì)所述輸出信號(hào)加權(quán)的電子增益器件。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置設(shè)置在所述光學(xué)濾波器裝置的上游。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置設(shè)置在所述光學(xué)濾波器裝置的下游。
17.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置和所述光學(xué)濾波器裝置是一體的結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置和所述檢測器裝置是一體的結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置設(shè)計(jì)成對(duì)來自所述光源的光的密度進(jìn)行加權(quán)，并按波長完成所述光和所述至少一個(gè)正交分量的每一個(gè)分量的點(diǎn)積，所述檢測器裝置測量所述加權(quán)光的密度。
20.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器器件設(shè)計(jì)成對(duì)來自所述光源的光的密度進(jìn)行加權(quán)，并完成所述光和由所述濾波器器件按波長濾過的所述正交分量的點(diǎn)積，所述檢測器裝置測量所述加權(quán)光的密度。
21.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成基本分量，每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件從所述光濾過一個(gè)所述基本分量。
22.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成富立葉分量，每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件從所述光濾過一個(gè)所述富立葉分量。
23.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成小波分量，每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件從所述光濾過一個(gè)所述小波分量。
24.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成基本分量。
25.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成富立葉分量。
26.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成小波分量。
27.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置包括單一的光學(xué)濾波器器件，其設(shè)計(jì)成把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成多個(gè)所述的正交分量。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述單一的光學(xué)濾波器器件把所述光攜帶的所述數(shù)據(jù)壓縮成多個(gè)基本分量。
29.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述單一的光學(xué)濾波器器件根據(jù)與所述光源的所需信息相關(guān)的回歸向量對(duì)所述正交向量進(jìn)行加權(quán)。
30.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括相對(duì)于所述光源和所述濾波器裝置設(shè)置的光譜儀器件，所述光譜儀器件把光從所述光源導(dǎo)向所述濾波器裝置，并將所述光分離成光譜。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置包括至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件，所述至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件具有預(yù)定的區(qū)，這些區(qū)設(shè)置成由每個(gè)區(qū)來接收光譜中預(yù)定波長的光，各個(gè)所述區(qū)從所述預(yù)定波長的光中濾過在所述預(yù)定波長處至少一個(gè)所述正交分量的部分。
32.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件包括全息濾波器，其設(shè)計(jì)成在每個(gè)所述預(yù)定區(qū)上有選擇地通過預(yù)定量的光。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件包括光學(xué)傳感器件陣列，每個(gè)所述預(yù)定區(qū)包括多個(gè)所述光學(xué)傳感器件，設(shè)計(jì)成檢測上面是否存在入射光，在每個(gè)所述預(yù)定區(qū)上測到的光量通過由所述檢測器件測到的所選擇的所述傳感器件數(shù)目來確定。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)傳感器件包括液晶顯示器件。
35.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)傳感器件包括光纜元件。
36.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件包括傳輸濾波器陣列，每個(gè)所述傳輸濾波器設(shè)計(jì)成有選擇地把光透向所述檢測器裝置，每個(gè)所述預(yù)定區(qū)包括多個(gè)所述的傳輸濾波器，所述檢測器件在各波長處測到的光量由在所述預(yù)定區(qū)內(nèi)通光的所述傳輸濾波器的數(shù)目確定。
37.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸濾波器包括快門。
38.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸濾波器包括照相底板。
39.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸濾波器包括全息光學(xué)元件。
40.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件，其設(shè)計(jì)成接收來自所述光源的光，并把所述光透向所述檢測器裝置，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)所述正交分量確定的各波長光的比例，所述光學(xué)濾波器器件改變所述光通向所述檢測器裝置的時(shí)間。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件包括聲光濾波器。
42.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)濾波器器件包括液晶可調(diào)濾波器。
43.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置包括至少一個(gè)所述光學(xué)濾波器器件，其設(shè)計(jì)成將來自所述光源的光加權(quán)成所述一個(gè)正交分量的正的部分和所述一個(gè)正交分量的負(fù)的部分，一個(gè)所述光學(xué)濾波器裝置和所述檢測器裝置對(duì)所述正分量濾波和所述負(fù)分量濾波求和。
44.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器裝置包括至少一個(gè)測量所述特性的檢測器器件和至少一個(gè)與所述至少一個(gè)檢測器器件工作相聯(lián)并輸出對(duì)應(yīng)所述特性測量值的輸出數(shù)據(jù)的輸出器件。
45.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出器件包括一般用途的計(jì)算機(jī)。
46.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出器件包括顯示所述對(duì)應(yīng)所述特性測量值的數(shù)據(jù)的顯示器件。
47.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置將所述光壓縮成多個(gè)所述正交分量，所述光學(xué)濾波器裝置包括多個(gè)光學(xué)濾波器器件，每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件從所述光中濾過一個(gè)所述的正交分量，所述檢測裝置包括多個(gè)所述的檢測器器件，每個(gè)所述檢測器器件能夠測量由一個(gè)所述光學(xué)濾波器器件濾過的所述正交分量的所述特性，所述輸出裝置對(duì)所述多個(gè)光學(xué)濾波器得到的所述測量值求和。
48.一種光學(xué)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學(xué)濾波器裝置，接收光源的光，并將所述光攜帶的數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成所述光的至少一個(gè)正交的分量；一檢測器裝置，測量所述光的所述至少一個(gè)正交分量的特性，以測量所述數(shù)據(jù)。
49.一種光學(xué)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光源；多個(gè)光學(xué)濾波器器件，相對(duì)于所述光源設(shè)置，接收來自所述光源的光，每個(gè)所述濾波器器件設(shè)計(jì)成對(duì)來自所述光源的光的密度進(jìn)行加權(quán)，并按波長完成所述光和多個(gè)正交分量中的一個(gè)分量的點(diǎn)積，所述多個(gè)正交分量包括所述光攜帶的數(shù)據(jù)的壓縮；以及多個(gè)檢測器器件，每個(gè)所述檢測器器件相對(duì)于相應(yīng)的所述光學(xué)濾波器器件設(shè)置，測量來自所述光學(xué)濾波器器件的所述加權(quán)光的密度。
50.如權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括增益裝置，與至少一個(gè)所述光學(xué)濾波器器件和所述檢測器器件工作聯(lián)接，并設(shè)計(jì)成對(duì)所述加權(quán)光的密度進(jìn)行加權(quán)。
51.如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述檢測器器件輸出對(duì)應(yīng)所述加權(quán)光的所述密度的電信號(hào)，所述增益裝置設(shè)計(jì)成對(duì)來自所述多個(gè)檢測器的所述電信號(hào)加權(quán)。
52.如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置是可調(diào)的，賦給來自每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件的加權(quán)光密度的權(quán)是可選擇的。
53.如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件包括第一部分，根據(jù)所述正交分量的正的部分對(duì)來自所述光源的光加權(quán)；第二部分，根據(jù)所述正交分量的負(fù)的部分對(duì)所述光加權(quán)，一個(gè)所述的光學(xué)濾波器器件和檢測器器件對(duì)所述正的部分和負(fù)的部分的輸出求和。
54.一種光學(xué)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光源；光學(xué)濾波器器件，相對(duì)于所述光源設(shè)置，接收來自所述光源的光，所述濾波器器件設(shè)計(jì)成根據(jù)回歸向量按波長對(duì)來自所述光源的光的密度進(jìn)行加權(quán)，所述回歸向量對(duì)應(yīng)于所述光的多個(gè)加權(quán)正交分量的組合，所述正交分量是根據(jù)它所攜帶的與所述光的所需信息相關(guān)的數(shù)據(jù)量來加權(quán)的，所述正交分量包括所述光攜帶的數(shù)據(jù)的壓縮；以及檢測器器件，相對(duì)于所述光學(xué)濾波器器件設(shè)置，測量來自所述光學(xué)濾波器器件的所述加權(quán)光的密度。
55.如權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述光學(xué)濾波器器件包括第一部分，根據(jù)所述正交分量的正的部分對(duì)來自所述光源的光加權(quán)；第二部分，根據(jù)所述正交分量的負(fù)的部分對(duì)所述光加權(quán)，所述的光學(xué)濾波器器件和檢測器器件的一個(gè)對(duì)所述正的部分和負(fù)的部分的輸出求和。
56.一種光學(xué)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學(xué)濾波器裝置，其設(shè)置成接收光源的光，并設(shè)計(jì)成用光學(xué)方法完成所述光和對(duì)應(yīng)所述光的至少一個(gè)正交分量的向量的點(diǎn)積，壓縮所述光攜帶的數(shù)據(jù)。
57.如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括與所述光學(xué)濾波器裝置工作相聯(lián)的檢測器裝置，測量所述點(diǎn)積的結(jié)果。
58.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)濾波器裝置包括多個(gè)濾波器器件，每個(gè)所述濾波器器件設(shè)計(jì)成完成所述光和對(duì)應(yīng)多個(gè)所述正交分量的一個(gè)的向量的點(diǎn)積。
59.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括與至少一個(gè)所述光學(xué)濾波器裝置和所述檢測器裝置工作相聯(lián)的增益裝置，其設(shè)計(jì)成對(duì)所述點(diǎn)積結(jié)果加權(quán)。
60.如權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增益裝置是可調(diào)的，由所述增益裝置賦給所述點(diǎn)積結(jié)果的權(quán)是可選擇的。
61.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)增益器件，每個(gè)所述增益器件與所述檢測器裝置工作相聯(lián)，對(duì)一個(gè)所述濾波器器件的點(diǎn)積結(jié)果加權(quán)，每個(gè)所述增益器件是可調(diào)的，賦給每個(gè)所述的點(diǎn)積結(jié)果的權(quán)是可選擇的。
全文摘要
一種光學(xué)分析系統(tǒng)(44),該系統(tǒng)包括光學(xué)濾波器裝置(52),其設(shè)置成接收光源(46)的光,并設(shè)計(jì)成將所述光攜帶的數(shù)據(jù)光學(xué)壓縮成所述光的至少一個(gè)正交的光分量。一檢測器裝置(56)與光學(xué)濾波器裝置相聯(lián),測量所述至少一個(gè)正交分量的特性,以測量所述數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01J3/28GK1267365SQ98808328
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1998年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者邁克爾·L·邁里克, 馬修·P·納爾遜, 卡爾·S·布克什 申請(qǐng)人:南卡羅來納大學(xué)