通过获得目标的光谱特性,揭示目标物质的表面成分,从而识别目标。阐述了Hadamard变换多通道探测的原理及基于Hadamard变换的光谱成像仪原理,设计并研制了基于数字微镜器件（DMD）的Hadamard变换多谱段自适应光谱仪;使用该光谱仪在实验中成功的复原出目标物的光谱,从复原出的光谱曲线中可以鉴别出目标物,同时,将实验组所得光谱曲线与国际标准的光谱曲线进行了比较,平均误差小于4%。

将传统的朗契检验原理、数字微镜器件和同位相探测方法结合起来,快速、较高精度地检测球面非球面透镜或大量值波像差.用数字微镜器件作为记录介质,代替普通的照相胶片,实时记录计算全息图.实验时先通过编制的程序,在计算机的控制下,在小数字微镜器件上显示一个光栅图像.然后将此小数字微镜器件放入朗契检验装置中.通过程序让光栅像移动与转动,并相应拍摄一系列朗契图像.最后进行分析计算.它的优点是代替普通的光学光栅和步进电机,并在测试中不要实际地移动与转动光栅.这样去除了因电机移动和光栅转动引起的测量误差,节省了时间.分析了数字微镜器件在光电测试中的应用特性.用同位相探测方法对球面进行了测量与计算,并进行了此球面的波面复原,给出了波像差的二维、三维图.

近年来,MEMS产业发展迅速.据著名的国际MEMS咨询机构约尔公司(Yole)分析, 2005年全球基于硅和石英器件的MEMS市场高达50亿美元,预计2010年将达到100亿美元(如图1所示).其产品主要包括:喷墨打印头、光MEMS(主要是数字微镜器件)、压力传感器、惯性传感器、微流控器件、RFMEMS、硅麦克风及微型燃料电池.其中硅麦克风和微型燃料电池为新出现的产品(如图2所示).

单点式共焦显微镜由于扫描速度低，光能利用率不高逐渐被多点并行的扫描方式代替。现有的并行扫描方式同样存在一些缺点，限制了测量精度的进一步提高。本文研究了基于数字微镜器件（digital micromirror device，DMD）的多路并行共焦显微镜。利用计算机程序控制DMD芯片上微镜的偏转状态，从而对光源进行调制，形成多路光束，其作用相当于可以控制的虚拟针孔阵列。设计了基于DMD的共焦检测光路，采用分光片的方法解决了由于分光棱镜内表面反射造成的重像干扰问题。对所搭建的光路进行了深度响应曲线测试实验，并且建立了基于DMD的共焦显微镜样机。样机的测量实验结果表明：基于DMD的共焦显微镜不仅具有较高的分辨率，并且具有扫描速度快、测量范围大的优点。

研究提出了一种基于数字微镜器件（digital micromirror device,DMD）的并行三维微-纳米轮廓测量方法。该方法将数字微镜器件与共焦测量方法相结合,用数字微镜器件及其控制器替代了传统共焦测量中的照明针孔和横向扫描机构,充分发挥DMD横向分辨率高,响应速度快,数字化以及便于计算机控制的优点,对传统共焦测量方法进行了结构上的改进,大大提高其扫描速度。一系列实验结果表明,数字微镜器件可以完全替代照明针孔,从而实现对样品表面快速,精确,大范围的三维测量。

数字微镜器件（DMD）可以对反射后的光线进行分束，再经过透镜聚光后，能够形成点光源阵列，其中点的大小、间距都可以很方便地控制。相较于传统的微光学器件，DMD具有不可比拟的柔性，而且成本很低。利用DMD构建的数字并行光源可以用于并行共焦显微探测，实验搭建了一条适应于目前测量环境的光路，对比了周期不等的点光源阵列后，得到了在同时满足DMD和CCD的像素要求的前提下，阵列周期越小越能提高测量纵向分辨力的结论。

研究了基于数字微镜器件（DMD）的多路并行共焦显微镜。利用DMD产生特定的图案对光源进行调制,形成多路并行共焦检测工作模式,其作用相当于虚拟针孔阵列,可以代替现有的并行扫描方式。采用DMD作为共焦系统的并行横向扫描方式,在不损失分辨率的前提下,大大提高了测量速度。系统中虚拟针孔的大小和周期等关键参数具有程序可控制性,能够根据不同的要求对样品进行测量。解决了分光棱镜内表面反射作用对共焦成像造成的干扰问题。设计了DMD横向扫描策略。对样机进行了测试实验,取得了系统的深度响应曲线,并且成功还原了被测物表面的微结构。