雙波段光柵分色成像系統(tǒng)的理論分析和數(shù)值模擬.pdf

1、分色成像技術(shù)由于具有良好的顏色還原度和細節(jié)分辨率，越來越受到人們的關(guān)注，該技術(shù)可用于成像、顯示和光譜分析等領(lǐng)域。但現(xiàn)有產(chǎn)品仍然存在諸多弊端，因此尋找合理的分色結(jié)構(gòu)，提高光能利用率，是目前該技術(shù)產(chǎn)品化需要解決的主要問題。分色成像應(yīng)用于照相機等產(chǎn)品的技術(shù)難點主要在于對寬光譜(400nm～700nm)和寬角度入射光線進行空間分色，形成RGB三通道互不干擾的分離圖像，同時盡可能提高圖像分辨率。本文基于光柵衍射原理，提出了使用相位光柵進行空間分色

2、的方案，并分析了該方案應(yīng)用于照相設(shè)備的可行性，為提高多CCD成像設(shè)備的顏色還原性和空間分辨率提供了理論基礎(chǔ)。該課題的主要目標是對寬角度寬光譜的入射光進行空間分離。現(xiàn)有使用衍射光柵的分色方式一般以平行光入射條件為討論基礎(chǔ)，對于非平行光入射的情況討論較少。為簡化理論模型，本文首先推導(dǎo)了雙波長寬角度入射的波場函數(shù)，然后分析了該情況下波場的展寬量和偏移量，及相應(yīng)的補償方法，最后分析了雙波段寬角度入射情況的光柵參數(shù)和衍射效率。
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3、基于菲涅爾衍射理論和角譜理論，結(jié)合分數(shù)泰伯效應(yīng)理論，推導(dǎo)出雙波長寬角度入射光線經(jīng)相位光柵衍射后的波場分布函數(shù)，并與平行光入射時的衍射場相比較，得到寬角度衍射場的波場展寬量和偏移量。通過調(diào)節(jié)光柵臺階的寬度，得到可以使雙波長寬角度入射光實現(xiàn)良好空間分離的光柵參數(shù)，計算其像面位置的衍射效率，通過改變部分光柵結(jié)構(gòu)，增加臺階數(shù)量，保持像面接收光強均勻。將雙波段(紅光藍光波段)因子加入入射條件，計算雙波段寬角度入射的波場分布，得到寬波段入射與波場分