应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法，该方法包括以下步骤：1）建立三个期待达成的优化目标，三个期待达成的优化目标是OTF离焦不变，MTF离焦不变以及PTF离焦不变；2）以离焦MTF、离焦PTF和离焦OTF分别计算Fisher信息；3）根据三个待优化目标对应的Fisher信息通过加权构建目标函数；4）根据步骤3）中所构建的目标函数获取相位掩膜板最优参数。本发明提供了一种可以使系统离焦相位调制传递函数的稳定性得到提升的应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法。
【专利说明】应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学领域，涉及一种相位掩膜板的参数获取方法，尤其涉及一种应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法。
【背景技术】
[0002]扩展光学成像系统的景深一直都是学术界研究的热点。缩小系统的相对孔径可以起到景深延拓的效果，但会严重损失光通量和分辨率，因此实用性不强。从20世纪80年代中期开始，虽然形形色色的方法被提出用于扩展成像系统景深，但是直到美国科罗拉多大学的E.R.Dowski博士和Cathey教授于1995年提出波前编码的概念之后，景深延拓才有了真正意义上的突破。
[0003]通过在成像系统的孔径平面、入瞳平面或者出瞳平面上添加一块三次方型的相位板，系统的调制传递函数MTF (Modulation Transfer Function)就能够变得对离焦以及引起离焦的因素不敏感，从而达到扩展景深的目的，而且最重要的是，在添加了相位板之后，MTF在有效频率范围之内只是在幅度上有一定程度的下降，而不存在零点或近零点。这就表明，当系统存在离焦时，超出原始系统景深范围的信息并没有丢失，只是以一种已知的方式被进行了编码，之后通过相应的数字图像复原算法就可以被有效地恢复。同时，由于相位掩膜板只是对孔径平面内的成像光线相位进行了编码，对系统的通光量和横向分辨率从理论上来讲都不会造成影响，所以波前编码是一种非常不同于缩小孔径法、中心遮拦法或切趾法等传统方法的新型景深拓展成像技术。
[0004]以一维光学系统为例，其离焦光学传递函数OTF (Optical Transfer Function)
可以通过广义光瞳函数的自相关运算来获得，如下所示:`[0005]
【权利要求】
1.一种应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法，其特征在于:所述应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法包括以下步骤: 1)建立三个期待达成的优化目标，所述三个期待达成的优化目标是OTF离焦不变，MTF离焦不变以及PTF离焦不变； 2)以离焦MTF、离焦PTF和离焦OTF分别计算Fisher信息；； 3)根据三个待优化目标对应的Fisher信息通过加权构建目标函数；所述目标函数的具体表现形式及优化约束条件如下所示:
2.根据权利要求1所述的应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法，其特征在于:所述步骤3)的目标函数中a，b和c所代表的加权因子分别是0.5，0.4和0.1。
3.根据权利要求2所述的应用于波前编码系统的相位掩膜板最优参数获取方法，其特征在于:所述步骤3)的目标函数中Th的最小值是0.3。
【文档编号】G02B27/00GK103869466SQ201410100473
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】魏静萱, 赵惠, 雷广智, 庞志海 申请人:西安电子科技大学, 中国科学院西安光学精密机械研究所