大焦深波前編碼光學(xué)系統(tǒng)相位板設(shè)計(jì)

梁 明， 趙金輝， 胡 源

(1.長(zhǎng)春電子科技學(xué)院，長(zhǎng)春 130000； 2.長(zhǎng)春理工大學(xué)，長(zhǎng)春 130000)

0 引言

對(duì)于光學(xué)成像系統(tǒng)有以下基本要求：盡可能地獲得不同距離下的最清晰的目標(biāo)成像；盡可能地使清晰像的目標(biāo)范圍廣。從理論上來(lái)說(shuō)，前者可表示為對(duì)于高分辨能力的追求，而后者則是對(duì)盡可能大的系統(tǒng)的焦深或景深的追求。所謂光學(xué)成像系統(tǒng)的景深，是對(duì)當(dāng)在像平面獲得清晰像時(shí)，物體在物空間能夠移動(dòng)的距離而言的。而焦深是對(duì)當(dāng)物體固定不動(dòng)且在像平面上獲得清晰像時(shí)，像面能夠在共軛像面前后可移動(dòng)的距離而言的。所以，景深和焦深從根本上看來(lái)是一致的[1]，如果其中一個(gè)作為物方參數(shù)，那么另一個(gè)就作為像方參數(shù)。

對(duì)于成像光學(xué)系統(tǒng)，在調(diào)整好焦距的基礎(chǔ)上，光學(xué)系統(tǒng)使圖像在像平面上清晰可見。隨著離焦量的逐漸增大，圖像的清晰度會(huì)變得越來(lái)越模糊。除了個(gè)別情況(如攝影系統(tǒng)中的近鏡頭)外，在光學(xué)系統(tǒng)中獲得盡可能大的焦深是可取的，因?yàn)榻股钤酱螅鋬?yōu)點(diǎn)如下：大焦深意味著系統(tǒng)可以擁有更大的成像空間，從而獲得更多物理方面的信息；因?yàn)殡x焦所引起的誤差可以被大焦深校正，減少成像過程中物體信息的損失[2]；能夠更好地顯示3D立體視圖，更逼真，適合人眼立體視覺。1995年，由DOWSKI和CATHEY提出的波前編碼光學(xué)成像技術(shù)很好地實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)對(duì)于大焦深的追求，在拓展系統(tǒng)焦深的同時(shí)，保持圖像的分辨率，因此在短短的幾十年間，波前編碼光學(xué)成像技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于顯微鏡、紅外等領(lǐng)域[3]。……