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(xì)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(jī)等產(chǎn)品的技術(shù)難點(diǎn)主要在于對(duì)寬光譜(400nm～700nm)和寬角度入射光線進(jìn)行空間分色，形成RGB三通道互不干擾的分離圖像，同時(shí)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(jìn)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(biāo)是對(duì)寬角度寬光譜的入射光進(jìn)行空間分離?，F(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(duì)于非平行光入射的情況討論較少。為簡(jiǎn)化理論模型，本文首先推導(dǎo)了雙波長(zhǎng)寬角度入射的波場(chǎng)函數(shù)，然后分析了該情況下波場(chǎng)的展寬量和偏移量，及相應(yīng)的補(bǔ)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?jǐn)?shù)泰伯效應(yīng)理論，推導(dǎo)出雙波長(zhǎng)寬角度入射光線經(jīng)相位光柵衍射后的波場(chǎng)分布函數(shù)，并與平行光入射時(shí)的衍射場(chǎng)相比較，得到寬角度衍射場(chǎng)的波場(chǎng)展寬量和偏移量。通過調(diào)節(jié)光柵臺(tái)階的寬度，得到可以使雙波長(zhǎng)寬角度入射光實(shí)現(xiàn)良好空間分離的光柵參數(shù)，計(jì)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(tái)階數(shù)量，保持像面接收光強(qiáng)均勻。將雙波段(紅光藍(lán)光波段)因子加入入射條件，計(jì)算雙波段寬角度入射的波場(chǎng)分布，得到寬波段入射與波場(chǎng)分