基于Zemax大景深波前編碼系統(tǒng)優(yōu)化設計及實現(xiàn).pdf

1、大景深的光學成像系統(tǒng)擁有較大的成像空間，能夠獲取更多的物方信息。波前編碼光學成像技術是一種有效延拓景深的方法，它把光學成像和圖像處理相結(jié)合，通過在光學成像系統(tǒng)的光瞳位置插入相位掩模板，使得點擴散函數(shù)(PSF)、調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)對離焦不敏感，這樣得到的中間圖像雖是模糊的，但可使用同一種濾波器進行圖像復原，得到最終的清晰圖像。與傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)相比，波前編碼技術不僅極大地延拓了光學成像系統(tǒng)的景深，而且能夠校正由離焦引起的各種像差。

2、r>　　本文以三次相位掩模板為例，以費希爾信息量為評價函數(shù)，提出了基于細菌覓食算法的優(yōu)化算法，對理想系統(tǒng)中的相位掩模參數(shù)進行優(yōu)化求解。和傳統(tǒng)相位掩模設計中采用的模擬退火算法相比，細菌覓食算法具有魯棒性強、使用簡單、運算速度快、易跳出局部最優(yōu)解的優(yōu)點。結(jié)果表明:使用細菌覓食算法得到的相位掩模參數(shù)的波前編碼系統(tǒng)對離焦不敏感，使用維納濾波后可得到清晰的圖像。以理想系統(tǒng)為基礎的波前編碼系統(tǒng)設計不考慮像差，和實際情況不符，因此將優(yōu)化算法拓展到實際

3、光學系統(tǒng)。以主流光學軟件ZEAMX為基礎，以雙膠合透鏡光學系統(tǒng)為例，提出了相位掩模和其他光學元件整體優(yōu)化的方法進行設計。這種方法和文獻中常用的辦法相比，考慮了所有的像差，能全面反映系統(tǒng)的光學屬性。仿真結(jié)果表明:優(yōu)化后的系統(tǒng)對離焦量和視場角的變化不敏感，獲得的中間像的模糊程度一致，使用維納濾波可復原出清晰圖像，適用于實際光學系統(tǒng)。為了驗證優(yōu)化算法結(jié)果的可靠性，搭建了一套雙膠合波前編碼光學實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)用液晶光空間調(diào)制器來實現(xiàn)相位掩模的調(diào)