波前编码系统中奇对称型相位板研析.pdf

摘要 对于成像光学系统大的焦深就意味有更大的成像空间，同时大焦深可以校正 各种原因造成的离焦所引起的像差，包括球差、色差、匹兹伐像面弯曲以及由安 装误差和温度变化所引起的离焦，减小了物体信息在成像过程中的损失。波前编 码技术创造性地将光学设计和数字图像处理结合在一起，该技术是通过在光学系 统的出瞳面插入一块特殊设计的相位板对光学系统的波前进行编码调制，使得在 较大的焦深范围内，系统的光学传递函数对离焦不敏感，从而在探测器上形成差 异极小的模糊的中间像，并且利用数字图像处理的手段恢复成清晰的最终成像。 本文通过理论推导和模拟仿真实验，分析研究基于奇对称型相位板的波前编码系 统对离焦像差和球差像差的不敏感性，并给出相位板系数的选择依据，以及对模 糊的中间像进行滤波复原。 论文主要完成了以下几个方面的工作： 1．从系统的空间带宽积、传递总信息量的能力以及MTF的一致性综合考 虑，给出合理选择应用最为广泛的三次相位板系数a的依据。 2．分析基于三次相位板的波前编码系统对球差、色差、匹兹法像面弯曲的 抑制能力。 3．研究基于五次相位板的波前编码系统，在近似的条件下推导出存在球差 时系统的光学传递函数(0TF)，分析加入五次型相位板后系统的OTF 对球差不敏感且OTF的一致性优于三次相位板。通过模拟的方法分析 将三次相位板和五次相位板叠加后的复合相位板加入传统光学系统的出 瞳处，得到复合相位板具有对球差和离焦的混合像差的不敏感的性质。 4．利用仿真实验，通过在带有离焦像差或球差像差的光学系统出瞳处加入 三种形式的相位板分别得到模糊的中间像，利用直接逆滤波、复合逆滤 波、维纳滤波三种方式对模糊的中间像进行滤波处理，从而得到清晰 像。 关键词： 波前编码相位板光学传递函数逆滤波 ABSTRACT For offieldmeans depth imagingsystem，larger obtaininglargerimagingspace． MeanwhileitCancorrectorminimizedefocus-related as aberrations，suchspherical aberration,chromatic andotherdefocusinduced aberration,Ptzvel(field)curvature the errorof and thelossof information by assembling temperature，reducingobjective the traditional with duringimagingprocess．Bymatching opticaldesigndigitalimage thefundamentalthat processingcreatively．Wavefrontcoding(WFC)is the technique transfer optical invariant，or function(OTF)orpointspreadfunction(PSF)is insensitiveoverabroad inthe distance a substantially spatialregion o