基于0-π相位模板的景深延拓技術(shù)研究.pdf

1、普通點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的成像系統(tǒng)不足之處就是當(dāng)物面和像面不共軛時(shí),圖像迅速模糊。光學(xué)成像系統(tǒng)景深延拓則意味能包含更多的物方信息,在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用前景,長期以來倍受研究者關(guān)注。本論文研究利用“0/π”二元相位模板實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)景深延拓的成像技術(shù)。
　　本論文的主要研究工作如下:
　　從頻譜的角度分析了普通衍射受限成像系統(tǒng)離焦時(shí)光學(xué)傳遞函數(shù)的計(jì)算方法,給出了光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)曲線與離焦量的變化關(guān)系,分析了隨著離焦量的增

2、大,在通頻帶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)相位反轉(zhuǎn)和調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)曲線過零點(diǎn)現(xiàn)象,從而導(dǎo)致圖像高頻細(xì)節(jié)部分被截止,圖像出現(xiàn)模糊。為此提出了利用“0/π”二元相位模板實(shí)現(xiàn)通頻帶內(nèi)相位的調(diào)制,提升截止頻率并實(shí)現(xiàn)通頻帶內(nèi)無零點(diǎn)。
　　結(jié)合筒長無限顯微鏡,設(shè)計(jì)了大景深顯微成像系統(tǒng)。將點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)按照歸一化光瞳函數(shù)的孔徑展開,通過分別設(shè)置0.1和0.05的對(duì)比度,利用0.1和0.01步距相結(jié)合的粗搜索和精搜索結(jié)合的算法,尋找最大截止頻率對(duì)應(yīng)的最佳二元相位模

3、板參數(shù),并從理論上分析了π相位的正、負(fù)相位誤差對(duì)MTF曲線的影響。
　　運(yùn)用ZEMAX軟件,設(shè)計(jì)了筒長無限顯微系統(tǒng),并通過優(yōu)化得到最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。分析了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和調(diào)制傳遞函數(shù)在不同離焦參數(shù),即不同物距變化量下的變化情況,并給出了分辨率板和字符仿真成像結(jié)果,比較了在相同物距變化量下,施加相位模板前后的圖像清晰度。
　　研究了利用液晶空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)“0/π”二元相位板模擬的可行性。通過分析空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)純相位調(diào)制的原理,

4、設(shè)計(jì)了利用干涉法測(cè)量相位變化的光路圖,并提出了利用二元峰-峰值計(jì)算相位移動(dòng)量的算法,通過兩組不同偏振角的相位調(diào)制實(shí)驗(yàn),得到了相位調(diào)制度與輸入圖像灰度值之間的關(guān)系,確定出選取液晶空間光調(diào)制器前、后偏振片的角度分別為40°和160°,灰度值設(shè)為190時(shí),可得到π相位調(diào)制。
　　根據(jù)理論計(jì)算和仿真的“0/π”二元相位模板的最佳半徑參數(shù),運(yùn)用液晶空間光調(diào)制器模擬“0/π”二元相位模板,并加入到4f系統(tǒng)中,分別對(duì)圓孔、雙縫、二維光柵字和字符