瞳函数调制的超分辨望远成像机理研究
发布时间：2022-11-05 09:25
本文以望远光学系统为背景,开展了望远光学系统光瞳调制超分辨技术的研究。具体为进行了0-π阶跃位相型滤波器的设计,并进行了望远光学系统中视场光阑对于光瞳及像面光场的影响分析,研究了它对光学系统超分辨效果的影响,并进行了补偿元件的设计。根据超分辨成像理论设计了二环带、三环带、四环带、五环带四种阶跃位相型光瞳滤波器,给出了具体参数和超分辨指标值。然后将这四种滤波器分别加入望远光学系统进行了仿真,并搭建实验,验证了四种滤波器的超分辨成像效果。研究发现四种滤波器中四环带滤波器超分辨倍率最高,为1.34倍。五环带超分辨倍率为1.31倍,旁瓣强度最低,不超过主瓣峰值的0.1倍。光瞳滤波器虽然可以提高超分辨倍率,但也会增加旁瓣强度,影响主瓣成像质量。以往处理方法为加入视场光阑进行局部视场成像,但视场光阑本身的衍射效应同样会对超分辨成像产生影响。本文以四环带滤波器望远超分辨成像系统为研究载体,研究了视场光阑对光瞳处和像面处光场PSF的影响,发现视场光阑对光瞳处光场以及像面处光场的影响十分显著,甚至会使超分辨望远光学系统失去超分辨效果,同时也会提高旁瓣强度。提出了一种修正滤波器表面面形的补偿方法,并进行了...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 衍射极限及分辨率
1.2 典型超分辨成像技术
1.2.1 传统高分辨率成像
1.2.2 近场扫描超分辨成像
1.2.3 光瞳滤波超分辨成像
1.3 光瞳滤波超分辨技术国内外发展现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 论文结构
第2章 望远超分辨理论基础及光瞳滤波器设计方法
2.1 超分辨光瞳滤波器理论基础
2.1.1 圆对称标量衍射理论
2.1.2 焦点附近的光场分析
2.1.3 超分辨光瞳滤波器评价指标
2.2 位相型光瞳滤波器的设计
2.2.1 设计方法
2.2.2 设计结果
2.3 本章小结
第3章 望远超分辨光学系统的设计与仿真
3.1 望远超分辨成像系统分析
3.2 超分辨望远成像光学系统的设计
3.2.1 设计要求
3.2.2 设计结果
3.3 超分辨光学系统仿真
3.3.1 超分辨光学系统仿真方法
3.3.2 超分辨成像仿真
3.4 视场光阑对超分辨光场的影响分析及补偿方法
3.4.1 视场光阑对光瞳处光场的影响分析
3.4.2 视场光阑对像面光场的影响分析
3.4.3 光阑影响补偿原理与方法
3.5 望远超分辨成像系统公差分析
3.5.1 光瞳滤波器公差分析方法
3.5.2 具体元件的公差分析
3.6 多目标成像仿真
3.7 本章小结
第4章 具有视场光阑的超分辨成像实验研究
4.1 核心器件选型
4.2 超分辨成像实验
4.3 加入视场光阑后的超分辨效果及补偿实验设计
4.3.1 视场光阑对超分辨效果影响实验
4.3.2 加入补偿信息实验验证
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改善轴向分辨率的光瞳滤波器[J]. 邓小强,王桂英,徐至展. 光学学报. 2000(07)
[2]一种新型衍射超分辨光学器件[J]. 王海凤,干福熹,陈仲裕. 光学学报. 2001(05)
[3]三区复振幅光瞳滤波器[J]. 肖繁荣,袁景和,王桂英,徐至展. 光学学报. 2004(01)
[4]三维超分辨光瞳滤波器[J]. 邓小强,王桂英,徐至展. 中国激光. 2001(05)
[5]改善共焦系统轴向分辨率的位相型光瞳滤波器[J]. 刘力,邓小强,王桂英,徐至展. 物理学报. 2001(01)
[6]复振幅光瞳滤波器的三维超分辨性能研究[J]. 云茂金,刘立人,孙建锋,刘德安. 光学学报. 2005(04)
[7]双模式高精度可调超分辨光瞳滤波器[J]. 朱化凤,高鸿奕,干慧菁,陈建文,徐至展. 光学学报. 2006(12)
[8]多项式型相位光瞳滤波器实现三维超分辨[J]. 周国尊,田维坚,陈慧芳. 光学学报. 2011(12)
[9]液晶空间光调制器波前模拟及误差补偿[J]. 张洪鑫,张健,乔玉晶,司俊山,马薇. 光电子.激光. 2013(05)
[10]Analysis of Strehl ratio limit with superresolution binary phase filters[J]. Vidal F.Canales,Pedro J.Valle,Manuel P.Cagigal. Chinese Optics Letters. 2016(07)
博士论文
[1]矢量衍射远场超分辨聚焦相关理论及共焦显微成像研究[D]. 刘涛.哈尔滨工业大学 2014
[2]球面及非球面表面疵病检测关键技术研究[D]. 刘江.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]基于超振荡光场的远场超分辨成像原理和方法研究[D]. 汤东亮.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]聚焦离子束/电子束技术在三维纳米器件加工中的应用[D]. 郝婷婷.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2018
[5]自适应光学瞳面滤波超分辨成像技术及其对视功能的影响研究[D]. 赵丽娜.电子科技大学 2018
[6]超分辨移相共焦和复色差动共焦扫描显微技术及理论[D]. 刘俭.哈尔滨工业大学 2009
[7]LC-SLM的空间相干光通信波前校正技术[D]. 孔英秀.西安理工大学 2019
[8]大口径望远镜动态结构误差在线校正技术研究[D]. 李敏.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
硕士论文
[1]电控空变偏振光瞳滤波器的设计[D]. 陈玲玲.南京航空航天大学 2010
[2]双折射光瞳滤波式差动共焦显微系统特性研究[D]. 侯斯靓.哈尔滨工业大学 2012
[3]超分辨光学系统成像原理与技术[D]. 查为懿.北京理工大学 2015
[4]接触型局域SP光刻直写设备中的散热研究[D]. 成志斌.电子科技大学 2015
[5]柱矢量波用于提高STED分辨率的研究[D]. 陈伟国.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[6]基于矢量光束聚焦的超分辨滤波器设计研究[D]. 赵弘扬.哈尔滨工业大学 2016
[7]基于环形光瞳滤波器的超分辨数字全息显微成像理论与实验研究[D]. 张巧鸽.昆明理工大学 2017
[8]基于光束指向稳定性分析的公差优化算法研究[D]. 王川川.浙江大学 2017
[9]光瞳滤波器的三维超分辨性能[D]. 朱凯午.哈尔滨工业大学 2006
[10]共焦显微系统中移焦探测方法研究[D]. 郭雨晗.哈尔滨工业大学 2019
本文编号：3702344
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 衍射极限及分辨率
1.2 典型超分辨成像技术
1.2.1 传统高分辨率成像
1.2.2 近场扫描超分辨成像
1.2.3 光瞳滤波超分辨成像
1.3 光瞳滤波超分辨技术国内外发展现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 论文结构
第2章 望远超分辨理论基础及光瞳滤波器设计方法
2.1 超分辨光瞳滤波器理论基础
2.1.1 圆对称标量衍射理论
2.1.2 焦点附近的光场分析
2.1.3 超分辨光瞳滤波器评价指标
2.2 位相型光瞳滤波器的设计
2.2.1 设计方法
2.2.2 设计结果
2.3 本章小结
第3章 望远超分辨光学系统的设计与仿真
3.1 望远超分辨成像系统分析
3.2 超分辨望远成像光学系统的设计
3.2.1 设计要求
3.2.2 设计结果
3.3 超分辨光学系统仿真
3.3.1 超分辨光学系统仿真方法
3.3.2 超分辨成像仿真
3.4 视场光阑对超分辨光场的影响分析及补偿方法
3.4.1 视场光阑对光瞳处光场的影响分析
3.4.2 视场光阑对像面光场的影响分析
3.4.3 光阑影响补偿原理与方法
3.5 望远超分辨成像系统公差分析
3.5.1 光瞳滤波器公差分析方法
3.5.2 具体元件的公差分析
3.6 多目标成像仿真
3.7 本章小结
第4章 具有视场光阑的超分辨成像实验研究
4.1 核心器件选型
4.2 超分辨成像实验
4.3 加入视场光阑后的超分辨效果及补偿实验设计
4.3.1 视场光阑对超分辨效果影响实验
4.3.2 加入补偿信息实验验证
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改善轴向分辨率的光瞳滤波器[J]. 邓小强,王桂英,徐至展. 光学学报. 2000(07)
[2]一种新型衍射超分辨光学器件[J]. 王海凤,干福熹,陈仲裕. 光学学报. 2001(05)
[3]三区复振幅光瞳滤波器[J]. 肖繁荣,袁景和,王桂英,徐至展. 光学学报. 2004(01)
[4]三维超分辨光瞳滤波器[J]. 邓小强,王桂英,徐至展. 中国激光. 2001(05)
[5]改善共焦系统轴向分辨率的位相型光瞳滤波器[J]. 刘力,邓小强,王桂英,徐至展. 物理学报. 2001(01)
[6]复振幅光瞳滤波器的三维超分辨性能研究[J]. 云茂金,刘立人,孙建锋,刘德安. 光学学报. 2005(04)
[7]双模式高精度可调超分辨光瞳滤波器[J]. 朱化凤,高鸿奕,干慧菁,陈建文,徐至展. 光学学报. 2006(12)
[8]多项式型相位光瞳滤波器实现三维超分辨[J]. 周国尊,田维坚,陈慧芳. 光学学报. 2011(12)
[9]液晶空间光调制器波前模拟及误差补偿[J]. 张洪鑫,张健,乔玉晶,司俊山,马薇. 光电子.激光. 2013(05)
[10]Analysis of Strehl ratio limit with superresolution binary phase filters[J]. Vidal F.Canales,Pedro J.Valle,Manuel P.Cagigal. Chinese Optics Letters. 2016(07)
博士论文
[1]矢量衍射远场超分辨聚焦相关理论及共焦显微成像研究[D]. 刘涛.哈尔滨工业大学 2014
[2]球面及非球面表面疵病检测关键技术研究[D]. 刘江.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]基于超振荡光场的远场超分辨成像原理和方法研究[D]. 汤东亮.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]聚焦离子束/电子束技术在三维纳米器件加工中的应用[D]. 郝婷婷.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2018
[5]自适应光学瞳面滤波超分辨成像技术及其对视功能的影响研究[D]. 赵丽娜.电子科技大学 2018
[6]超分辨移相共焦和复色差动共焦扫描显微技术及理论[D]. 刘俭.哈尔滨工业大学 2009
[7]LC-SLM的空间相干光通信波前校正技术[D]. 孔英秀.西安理工大学 2019
[8]大口径望远镜动态结构误差在线校正技术研究[D]. 李敏.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
硕士论文
[1]电控空变偏振光瞳滤波器的设计[D]. 陈玲玲.南京航空航天大学 2010
[2]双折射光瞳滤波式差动共焦显微系统特性研究[D]. 侯斯靓.哈尔滨工业大学 2012
[3]超分辨光学系统成像原理与技术[D]. 查为懿.北京理工大学 2015
[4]接触型局域SP光刻直写设备中的散热研究[D]. 成志斌.电子科技大学 2015
[5]柱矢量波用于提高STED分辨率的研究[D]. 陈伟国.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[6]基于矢量光束聚焦的超分辨滤波器设计研究[D]. 赵弘扬.哈尔滨工业大学 2016
[7]基于环形光瞳滤波器的超分辨数字全息显微成像理论与实验研究[D]. 张巧鸽.昆明理工大学 2017
[8]基于光束指向稳定性分析的公差优化算法研究[D]. 王川川.浙江大学 2017
[9]光瞳滤波器的三维超分辨性能[D]. 朱凯午.哈尔滨工业大学 2006
[10]共焦显微系统中移焦探测方法研究[D]. 郭雨晗.哈尔滨工业大学 2019
本文编号：3702344
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