[發(fā)明專利]基于非瑞利散斑場(chǎng)的關(guān)聯(lián)成像光譜相機(jī)及其成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811417024.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109520619B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓申生;劉盛盈;劉震濤;吳建榮;李恩榮;沈夏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于非瑞利散斑場(chǎng)的關(guān)聯(lián)成像光譜相機(jī)的成像方法，該關(guān)聯(lián)成像光譜相機(jī)，包括前置成像鏡(1)、第一分束器(2)、帶通濾波片(3)、監(jiān)視探測(cè)器(4)和計(jì)算機(jī)(9)，還包括偏振器(5)、第二分束器(6)、空間光調(diào)制器(7)和面陣探測(cè)器(8)，所述的偏振器(5)、第二分束器(6)和空間光調(diào)制器(7)依次位于所述的前置成像鏡(1)的成像面(b)后，所述的計(jì)算機(jī)(9)分別與所述的監(jiān)視探測(cè)器(4)、空間光調(diào)制器(7)和面陣探測(cè)器(8)相連；入射光依次經(jīng)所述的前置成像鏡(1)和第一分束器(2)后分為透射光和反射光，沿反射光方向是監(jiān)視探測(cè)器(4)，透射光依次通過(guò)所述的帶通濾波片(3)、偏振器(5)和第二分束器(6)后入射到空間光調(diào)制器(7)，經(jīng)空間光調(diào)制器(7)調(diào)制后沿原光路返回入射到所述的第二分束器(6)，經(jīng)該第二分束器(6)反射后，入射到所述的面陣探測(cè)器(8)；其特征在于：該成像方法包括如下步驟：

步驟一、利用計(jì)算機(jī)仿真通過(guò)將平面波經(jīng)過(guò)相位均勻分布在(0～2π)的隨機(jī)相位調(diào)制器，生成瑞利散斑場(chǎng)E_Ray；

步驟二、對(duì)瑞利散斑場(chǎng)E_Ray進(jìn)行指數(shù)運(yùn)算得到非瑞利散斑場(chǎng)E'，即E′＝(E_Ray)ⁿ，其中當(dāng)n＞1,n∈N*時(shí)，非瑞利散斑場(chǎng)E'為超瑞利散斑場(chǎng)E_super-Ray，當(dāng)0＜n＜1時(shí)，非瑞利散斑場(chǎng)E'為亞瑞利散斑場(chǎng)E_sub-Ray；

步驟三、通過(guò)光場(chǎng)傳播算法，將非瑞利散斑場(chǎng)從散斑探測(cè)面逆?zhèn)鞑ゾ嚯xz得到空間光調(diào)制器(7)的光場(chǎng)分布E″，其中z＝z₁+z₂，z₁為第二分束器(6)和面陣探測(cè)器(8)的間距，z₂為第二分束器(6)和空間光調(diào)制器(7)的間距；

步驟四、取光場(chǎng)分布E″的相位Φ＝phase(E″)，從而生成用于加載在空間光調(diào)制器上的相位分布圖，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)(9)上；

步驟五、調(diào)節(jié)入射的準(zhǔn)單色光、前置成像鏡(1)、第一分束器(2)、帶通濾波片(3)、偏振器(5)、第二分束器(6)、空間光調(diào)制器(7)同軸，通過(guò)反復(fù)調(diào)節(jié)，使第二分束器(6)和面陣探測(cè)器(8)的間距為z₁，第二分束器(6)和空間光調(diào)制器(7)的間距為z₂；

步驟六、通過(guò)計(jì)算機(jī)(9)將預(yù)先存儲(chǔ)的非瑞利散斑場(chǎng)的相位分布圖Φ加載到空間光調(diào)制器(7)上；

步驟七、通過(guò)標(biāo)定過(guò)程，利用面陣探測(cè)器分別記錄應(yīng)用非瑞利散斑場(chǎng)后整個(gè)系統(tǒng)的光強(qiáng)傳遞函數(shù)，即系統(tǒng)的測(cè)量矩陣A，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)(9)上；

步驟八、將待測(cè)物體(a)放置在系統(tǒng)視場(chǎng)內(nèi)，調(diào)節(jié)前置成像鏡(1)的物距，使得待測(cè)物體(a)成像于前置成像鏡的像面(b)上；

步驟九、面陣探測(cè)器(8)曝光一次，面陣探測(cè)器(8)獲得探測(cè)光強(qiáng)信號(hào)Y，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)(9)上；

步驟十、根據(jù)測(cè)量矩陣A和光強(qiáng)信號(hào)Y，通過(guò)圖像恢復(fù)算法重構(gòu)得到基于不同散斑場(chǎng)下的重構(gòu)圖像。