[发明专利]光瞳滤波远场超分辨成像系统及光瞳滤波器设计方法有效

专利信息
申请号: 201910726353.2 申请日: 2019-08-07
公开(公告)号: CN111061063B 公开(公告)日: 2022-01-14
发明(设计)人: 王超;刘壮;史浩东;付强;李英超;魏明 申请(专利权)人: 长春理工大学
主分类号: G02B27/58 分类号: G02B27/58;G02B27/00;G02B27/46
代理公司: 北京中理通专利代理事务所(普通合伙) 11633 代理人: 刘慧宇
地址: 130022 吉林*** 国省代码: 吉林;22
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 滤波 远场超 分辨 成像 系统 滤波器 设计 方法
【权利要求书】:

1.光瞳滤波远场超分辨成像系统,该系统沿光线入射方向依次设置为:前端光学物镜(1)、视场光阑(2)、准直镜组(3)、光瞳滤波器(4)、成像镜头(5)和CCD探测器(6),

所述前端光学物镜(1)用于将远处场景成像在系统中间像面处;

所述视场光阑(2)放置在前端光学物镜(1)的后焦面即整个系统中间像面处;

所述准直镜组(3)的前焦点在系统中间像面处;所述光瞳滤波器(4)放置在前端光学物镜(1)和准直镜组(3)组合的系统的后端出瞳位置,且光瞳滤波器(4)有效口径位置和尺寸与出瞳面重合;

所述成像镜头(5)将通过光瞳滤波器(4)的光线进行二次成像;

所述CCD探测器(6)靶面与所述二次成像平面重合;

其特征是,所述光瞳滤波器(4)由以下方法设计而成,具体包括以下步骤:

步骤1、利用常见的全局优化算法设计光瞳滤波器初始结构,光瞳滤波器为纯振幅型、纯位相型或复振幅型,光瞳滤波器的调制函数满足当工作波长的平行光束通过此光瞳滤波器后,焦平面处形成的点扩散函数主瓣宽度小于系统衍射极限艾里斑主瓣宽度,此时光瞳滤波器初始结构的波前调制函数表示为:

P'(ρ,θ)=W(ρ,θ)ei·t(ρ,θ) (一)

其中ρ,θ分别为光瞳处径向、角向坐标,W(ρ,θ)为振幅调制函数,t(ρ,θ)为位相调制函数;

步骤2、根据菲涅尔和夫琅禾费衍射公式进行积分计算,获得到达光瞳滤波器前表面的波前复振幅分布;计算过程如下:

入射光场复振幅表示为U111),经过前端光学物镜,到达视场光阑处的复振幅U222)的传播为夫琅禾费衍射,可表示为:

其中ρ12,θ1,θ2分别为前端光学物镜和视场光阑处的光场径向、角向坐标,D1为前端光学物镜的通光口径,f为前端光学物镜焦距,λ为入射光波长,k=2π/λ;

系统中的视场光阑的作用可以用一个透过率函数P222)来表示;

U2'(ρ22)=U222)·P222) (四)

其中d0为视场光阑口径,U2'(ρ22)为通过视场光阑后的光场分布;

光线由视场光阑传播到准直物镜处,然后经过准直物镜的相位变换,可得到通过准直物镜后的光场复振幅:

其中D2为准直物镜口径,d2为中间像面到准直物镜距离,ρ3,θ3分别为准直物镜处径向坐标和角向坐标,U333)为准直物镜前表面光场分布,U3'(ρ33)为准直物镜后表面光场分布,P333)为准直物镜的复振幅透过率函数;

准直物镜至光瞳滤波器所在平面利用衍射公式进行表示,到达光瞳滤波器的光场复振幅为:

其中d为准直物镜到光瞳滤波器的距离,ρ,θ分别为光瞳滤波器所在平面的径向坐标和角向坐标,U4(ρ,θ)为到达滤波器前表面的复振幅;

设U4(ρ,θ)的振幅分布为V(ρ,θ),位相分布为φ(ρ,θ),光场分布可表示为:

U4(ρ,θ)=V(ρ,θ)ei·φ(ρ,θ) (九);

步骤3、设计用于补偿视场光阑衍射效应的光瞳滤波器复振幅补偿因子,对第一步获得的光瞳滤波器初始结构进行修正:

最终的光瞳滤波器复振幅函数应为二者相乘:

从而完成了光瞳滤波器的设计。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于长春理工大学,未经长春理工大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201910726353.2/1.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code