[发明专利]相位掩膜可调的波前编码成像系统

权利要求书

1.一种相位掩膜可调的波前编码成像系统，包括沿着光轴传输方向依次设置的成像镜头、相位掩膜组件、图像探测器以及图像处理单元；

其特征在于：

所述相位掩膜组件由两个三次方形相位板沿着光轴传输方向叠加而成，且两个三次方形相位板采用两种方式可形成相对旋转角度；

方式一：一个三次方形相位板固定不动，另一个三次方形相位板绕光轴旋转；

方式二：两个三次方形相位板均绕光轴旋转，且两个三次方形相位板旋转位置不同；

相位掩膜函数形式为：

Q(x,y)＝f₁(x,y)+f₂(x,y)；

其中，f₁(x,y)＝αx³+αy³；

f₂(x,y)＝α(xcosθ+ysinθ)³+α(ycosθ-xsinθ)³；

式中，α是相位分布函数的参数，θ代表三次方形相位板f₂相对于三次方形相位板f₁的旋转角度且θ的取值范围为[0，360°]，x，y为归一化孔径平面坐标，其中x，y的取值范围均为[-1，1]；

在α选定的前提下，不同的旋转角度θ将使相位掩膜函数Q呈现经典三次方掩膜、不存在掩膜、仅沿x方向三次方掩膜以及仅沿y方向三次方掩膜以及非对称广义三次方掩膜，从而分别实现常规无编码成像和有效掩膜成像之间的切换、允许根据需要强化x或y方向的目标特征、允许系统在景深拓展尺度以及复原图像信噪比之间进行选择；所述有效掩膜成像包括经典三次方型编码成像、仅沿x方向编码成像、仅沿y方向编码成像以及非典型的广义三次方编码成像。

2.根据权利要求1所述的相位掩膜可调的波前编码成像系统，其特征在于：所述经典三次方掩膜达到的经典三次方型编码成像，其相位掩膜函数为2αx³+2αy³，此时相对旋转角度θ为0°或360°。

3.根据权利要求1所述的相位掩膜可调的波前编码成像系统，其特征在于：所述不存在掩膜达到的常规无编码成像，相位掩膜组件中的两个部分引入的相位掩膜相互抵消，此时相对旋转角度θ为180°。

4.根据权利要求1所述的相位掩膜可调的波前编码成像系统，其特征在于：所述仅沿x方向三次方掩膜达到的仅沿x方向编码成像，相位掩膜函数为2αx³，此时相对旋转角度θ为270°。

5.根据权利要求1所述的相位掩膜可调的波前编码成像系统，其特征在于：所述仅沿y方向三次方掩膜达到的仅沿y方向编码成像，相位掩膜函数为2αy³，此时相对旋转角度θ为90°。

6.根据权利要求1所述的相位掩膜可调的波前编码成像系统，其特征在于：所述非对称广义三次方掩膜达到的非典型的广义三次方编码成像，其相位掩膜函数为：

(1+cos³θ)αx³+(1+cos³θ)αy³

(-sin³θ)αx³+(sin³θ)αy³

+3αx²y(cos²θsinθ-cosθsin²θ)

+3αxy²(cosθsin²θ+cos²θsinθ)；

此时相对旋转角度θ为除0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°以及360°之外的其他角度。

7.根据权利要求1所述的相位掩膜可调的波前编码成像系统，其特征在于：两个三次方形相位板的相对旋转角度θ通过电机驱动或采用差分器驱动。