基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括波前編碼鏡頭、分光元件、正焦影像焦面CCD相機(jī)、離焦影像焦面CCD相機(jī)以及用于獲取波前澤尼克系數(shù)的數(shù)字處理單元；波前編碼鏡頭與分光元件設(shè)置在同一光路上；分光元件將入射至分光元件的光分為反射光以及透射光；正焦影像焦面CCD相機(jī)設(shè)置在透射光所在的光路上；離焦影像焦面CCD相機(jī)設(shè)置在反射光所在的光路上；正焦影像焦面CCD相機(jī)和離焦影像焦面CCD相機(jī)分別與數(shù)字處理單元相連。本實(shí)用新型提供了一種能夠極大地提升PD技術(shù)的性能，并拓展其應(yīng)用領(lǐng)域的基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)。
【專利說明】基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)，尤其涉及一種基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于圖像處理的新型波前傳感技術(shù)成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，這就是著名的位相差異F1D (phase diversity)波前傳感技術(shù)。這種技術(shù)只需要同一場景(目標(biāo)無關(guān))的兩幅正焦和離焦影像，并據(jù)此構(gòu)建以系統(tǒng)波前澤尼克系數(shù)為變量的目標(biāo)函數(shù)，之后以全局優(yōu)化算法比如模擬退火或者遺傳算法進(jìn)行最小化尋優(yōu)，就能夠反演得到波前的澤尼克系數(shù)。簡要的數(shù)學(xué)描述如下:
[0003]任何一個(gè)非相干光學(xué)成像系統(tǒng)的成像過程在頻率域均可表示為式(I )，
[0004]G(U，V) =F(U，V).0TF(u, v) (I)
[0005]其中，u和V分別代表歸一化后的空間頻率。F代表理想目標(biāo)圖像頻譜，而G則代表實(shí)際接收到的圖像頻譜。OTF表示成像系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)，可以由光學(xué)系統(tǒng)廣義光瞳函
數(shù)P j) = P (X，,V) ’ exp [I..(# (u) + Af (? JF))]通過自相關(guān)運(yùn)算來獲得，其中X和y分別表
示光瞳面上的歸一化坐標(biāo)。Φ是系統(tǒng)中的未知波像差，可以由澤尼克多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，而各階澤尼克多項(xiàng)式的系數(shù)就 是系統(tǒng)波像差的直接表征，也是ro算法所要反演的物理量。_代表在正焦和離焦光路中引入的離焦像差。
[0006]由式(I)可知，正焦光路和離焦光路對應(yīng)的成像過程分別表示如下，
[0007]G1 (u, v) =F(u, v).0TF1 (u, v) (2)
[0008]Gd(u，v) =F(u，v).0TFd(u，v) (3)
[0009]其中I 代表 in-focus，而 D 代表 defocus。
[0010]假如要由實(shí)際測量結(jié)果對理想目標(biāo)圖像頻譜F，正焦光學(xué)傳遞函數(shù)OTF1和離焦光學(xué)傳遞函數(shù)OTFd同時(shí)進(jìn)行估計(jì)，那么就可以構(gòu)建如下目標(biāo)函數(shù)，
[con] I=ΣΣΙ0'/—戶.wXf+IG'/廠戶.07^/?!2(4)
U V
[0012]其中“~”代表估計(jì)。
[0013]令式(4)對理想目標(biāo)圖像的頻譜F求偏導(dǎo)，并令其為零，能夠得到目標(biāo)圖像頻譜的估計(jì)為式(5)，

I
IQ.0TF ……G OTF
[0014]F=^-, |2 , ,.,(5)

OTF1I +|orFD|
[0015]而將式(5)重新代入式(4)，就能夠獲得最終的目標(biāo)函數(shù)，如下，
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)，其特征在于:所述基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)包括波前編碼鏡頭、分光元件、正焦影像焦面CCD相機(jī)、離焦影像焦面CCD相機(jī)以及用于獲取波前澤尼克系數(shù)的數(shù)字處理單元；所述波前編碼鏡頭與分光兀件設(shè)置在同一光路上；所述分光兀件將入射至分光兀件的光分為反射光以及透射光；所述正焦影像焦面C⑶相機(jī)設(shè)置在透射光所在的光路上；所述離焦影像焦面CXD相機(jī)設(shè)置在反射光所在的光路上；所述正焦影像焦面CCD相機(jī)和離焦影像焦面CCD相機(jī)分別與數(shù)字處理單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙相機(jī)系統(tǒng)的無棱鏡位相差異波前傳感系統(tǒng)，其特征在于:所述波前編碼鏡頭包括成像鏡頭以及波前編碼相位板；所述成像鏡頭、波前編碼相位板以及分光元件依次設(shè)置在同一光路上。
【文檔編號(hào)】G01J9/00GK203688075SQ201420022408
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】趙惠, 易紅偉, 樊學(xué)武 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所