[发明专利]基于随机光场空间结构调控的光学成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于随机光场空间结构调控的光学成像系统，其特征在于，包括：

散射组件，所述散射组件包括设置于待测物后侧的散射介质，利用散射介质对经过自由空间传输的光束进行散射处理，得到待测光，并将所述待测光传输至第一分束偏振组件，其中所述光束携带有待测物信息；

第一分束偏振组件，所述第一分束偏振组件包括第一分束元件和第一偏振分束元件，所述第一分束元件设置于所述散射介质与第一偏振分束元件之间，所述第一分束元件和散射介质之间还设置有第一半波片，所述第一分束元件和第一偏振分束元件用于对经过第一半波片的待测光进行分束偏振处理，并利用光学测量组件测量光强分布，其中一束待测光被分为x方向偏振光和y方向偏振光，另外一束待测光与参考光合束后被分成x方向偏振光和y方向偏振光，所述参考光为所述待测光的完全相干光；

连接所述第一分束偏振组件的光学测量组件，所述光学测量组件包括构成阵列结构的第一电荷耦合器单元、第二电荷耦合器单元以及第三电荷耦合器单元，所述第一电荷耦合器单元、第二电荷耦合器单元以及第三电荷耦合器单元分别用于测量所述待测光的x方向偏振光和y方向偏振光的光强分布、所述参考光与待测光合束后的x方向偏振光和y方向偏振光的光强分布以及参考光的x方向偏振光和y方向偏振光的光强分布；

计算单元，所述计算单元用于根据光强分布求得所述待测光的交叉谱密度的实部和虚部，利用所述交叉谱密度的实部和虚部恢复散射介质的光强分布，并对所述散射介质的光强分布进行计算，得到所述待测物的形状和位置；

还包括连接光学测量组件的第二分束偏振组件，所述第二分束偏振组件包括第二分束元件a、第二分束元件b、第二偏振分束元件a、第二偏振分束元件b和反射元件，所述参考光通过所述第二分束元件a进行分束，其中一束参考光和待测光在所述第二分束元件b处进行合束，并通过第二偏振分束元件a将合束光分成x方向偏振光和y方向偏振光；另外一束参考光经过反射元件反射后，通过第二偏振分束元件b将参考光分成x方向偏振光和y方向偏振光；

其中，对所述散射介质的光强分布进行计算，得到所述待测物的形状和位置包括：

10：假设待测物为：

式中，表示散射介质的光强分布；

20：待测物经过距离为的自由空间传输后，其光场为：

式中，和分别表示光的波长和波数，表示传输距离，即初始待测物与散射介质5的距离，和分别表示初始待测物和散射介质5所在的横截面的坐标；

30：获取的相位为：

40：将相位赋给，得到新的散射介质表面的光场：

50：经过距离为的自由空间传输，并对得到的光场取实部获得；

60：根据限制条件对进行有效信息筛选，得到新的待测物的函数：

70：重复步骤10至60，对最终得到的新的待测物函数的实部进行平方，得到待测物的光强分布，实现透过散射介质对隐藏在散射介质后的待测物的成像。

2.根据权利要求1所述的基于随机光场空间结构调控的光学成像系统，其特征在于：还包括傅立叶透镜，所述傅立叶透镜设置于所述散射介质和第一分束元件之间。

3.根据权利要求1所述的基于随机光场空间结构调控的光学成像系统，其特征在于：所述第一电荷耦合器单元、第二电荷耦合器单元以及第三电荷耦合器单元均包括至少两个电荷耦合器单体，其中第一电荷耦合器单元中的最上方的电荷耦合器单体到傅立叶透镜的光程等于所述傅立叶透镜的焦距。

4.根据权利要求3所述的基于随机光场空间结构调控的光学成像系统，其特征在于：所述第一电荷耦合器单元和第二电荷耦合器单元中的所有电荷耦合器单体到第一分束元件的光程均相等，且该光程等于第二电荷耦合器单元和第三电荷耦合器单元中的所有电荷耦合器单体到第二分束元件b的光程。