[發(fā)明專利]用于采集電磁場的波前的斷層成像分布的方法和光學系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880023516.4
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN110476043B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: J·J·費爾南德斯·瓦爾迪維亞;J·M·特魯希略·塞維利亞;奧斯卡·戈麥斯·卡德內(nèi)斯
• 申請（專利權）人: 伍普提克斯股份有限公司
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)(100)中所使用的光的波前(104)的二維重建的方法，包括：測量具有光程差的不同光學平面(101、102)處的至少兩個圖像中的光強度的分布函數(shù)。特別地，該方法適于利用圖像檢測器，例如任何標準二維照相機，來探測電磁場的波前的斷層成像分布。

現(xiàn)有技術

本發(fā)明涉及如本申請中所規(guī)定類型的方法、如本申請中所規(guī)定的計算機系統(tǒng)、如本申請中所規(guī)定的存儲介質(zhì)、以及如本申請中所規(guī)定的光學系統(tǒng)。

當電磁波傳遞通過非均勻介質(zhì)時，其波前相對于其原始形狀變得失真或變形。該波前失真可能導致光學系統(tǒng)中的像差，從而降低光學系統(tǒng)的性能。

例如，在利用望遠鏡的地面天文成像中，來自遙遠的天文觀測對象的光波前由于與擾動的地球大氣的相互作用以及與望遠鏡的光學元件(例如，透鏡或反射鏡等)的相互作用而變得失真，從而得到降質(zhì)的圖像。

然而，由于波前與非均勻介質(zhì)的相互作用，因此沿著光學路徑發(fā)生的波前失真還會不利地影響來自諸如攝像、醫(yī)學成像(例如，組織的斷層成像)或顯微成像等的其它技術領域的光學系統(tǒng)的性能。

為了矯正這種波前變形或像差并且重建波前的原始形狀，特別地，使用自適應光學系統(tǒng)，該自適應光學系統(tǒng)旨在經(jīng)由所謂的波前傳感器來測量波前變形或像差。

這種波前傳感器的典型示例包括Shack-Hartmann傳感器、金字塔傳感器、剪切干涉術(shearing interferometry)和曲率傳感器。

已知波前傳感器的缺點在于它們在技術上是復雜的，并且例如可能其自身包括多個光學元件(例如，多個透鏡)。此外，對這些波前傳感器所生成的數(shù)據(jù)進行分析以重建原始波前在計算上是資源密集型且具有挑戰(zhàn)性的。

發(fā)明要解決的問題

因此，本發(fā)明的目的是提供用于光學系統(tǒng)中的波前重建的改進手段。特別地，例如，本發(fā)明的目的是簡化和加快波前失真的測量，特別是加快波前斜率的估計，以及促進和加速原始波前的重建即原始波前形狀的重建。

用于解決問題的方案

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)本申請的方法、根據(jù)本申請的計算機系統(tǒng)、根據(jù)本申請的存儲介質(zhì)、以及根據(jù)本申請的光學系統(tǒng)實現(xiàn)。

有利實施例和進一步發(fā)展是從屬權利要求的主題。

用于光學系統(tǒng)中所使用的波前(光學的光波前)的二維重建的示例性方法可以包括以下步驟中的一個、一些或全部。

·測量具有光程差的不同光學平面處的至少兩個圖像中的光強度的分布函數(shù)，例如光強度的二維分布函數(shù)，

·所述測量包括在各平面內(nèi)的不同角度范圍中確定各平面的光強度的多個一維累積分布函數(shù)，以及

·使所確定的不同光學平面的一維累積分布函數(shù)匹配，以導出位于不同光學平面之間的平面，例如中間平面，中的二維波前斜率估計值，以及

·對波前斜率估計進行積分以重建位于不同光學平面之間的平面中的波前的二維形狀。

由此，示例性光學系統(tǒng)或光學采集系統(tǒng)可以包括數(shù)字照相機(例如普通二維照相機)、望遠鏡、顯微鏡、一體化顯示器和其它成像系統(tǒng)。

特別地，在光學系統(tǒng)的不同光學平面處拍攝的圖像可以例如由電荷耦合器件(CCD)捕捉。

這里，術語“測量圖像中的光強度的分布函數(shù)，例如圖像中的光強度的二維分布函數(shù)”尤其還可被理解為根據(jù)圖像的光學平面的已知特征來確定光強度的分布函數(shù)，例如光強度的二維分布函數(shù)。例如，如果光學系統(tǒng)的光瞳(pupil)例如通過光瞳函數(shù)而被足夠好地表征，則可以直接根據(jù)光學系統(tǒng)的參數(shù)來直接確定光瞳平面中的光強度的分布函數(shù)。