三维超分辨光瞳滤波器的优化设计

利用matlab优化工具箱,采用非线性规划,对三区振幅型(透过率为1-0-1)和三区位相型(相位角为π-0-π)光瞳滤波器进行三维超分辨优化设计,建立了优化模型,经计算机多次迭代运算,改变斯特尔比s值,给出了优化结果.结果显示:所设计的滤波器较好地实现了横向和轴向三维超分辨,且轴向超分辨能力优于横向;相同斯特尔比下,位相型三维超分辨能力优于振幅型,并且这两种滤波器结构简单,容易实现.     

三区振幅型三维超分辨光瞳滤波器的优化设计

光瞳滤波器是光学成像系统实现超分辨的基本元件之一，多数三维超分辨滤波器因结构复杂而难于实现。用MATLAB优化工具箱，采用非线性规划，对三区振幅型（1-0—1型）光瞳滤波器进行了三维超分辨优化设计。建立了优化模型，并给出了优化实例。结果表明所设计的滤波器较好地实现了横向和轴向三维超分辨，且轴向超分辨能力优于横向。该滤波器结构简单，容易实现。     

两区复振幅光瞳滤波器的优化设计研究

现在设计的超分辨光瞳滤波器大多是对光瞳函数进行设计和优化,本文在此基础上,设计了一种新的光瞳函数,具有此函数的超分辨光瞳滤波器,给设计参量b一确定的值,调节参量a或者固定参量a,调节参量b,均可以在一定程度上实现较好的横向超分辨,且具有比较高的斯特尔比,当a=2.1,b=-0.7时,轴向光强值在一段范围内变化缓慢,扩展...     

多项式型相位光瞳滤波器实现三维超分辨

为研究连续型相位光瞳滤波器对光学成像系统成像效果的影响,并实现对远场光学成像系统分辨率的提升,设计了一种多项式函数形式的相位型光瞳滤波器,证明其可以实现三维超分辨.给出了其与一种典型三区型相位光瞳滤波器的超分辨效果的对比.通过对比可以发现,在分辨效果的改善上,横向分辨率有明显提升,但施特雷尔比会有所下降.此外,由于此种...     

等宽圆环光瞳滤波器的超分辨性能研究

设计一种等宽圆环光瞳滤波器 ,并研究了它的超分辨性能。分析了光瞳中心半径和圆环数对斯特耳比、超分辨能力和旁瓣强度的影响 ,讨论了设计等宽圆环光瞳滤波器时中心半径和圆环数的优化问题。表明圆环数为奇数和偶数时 ,光瞳具有不同的超分辨性能 ;圆环数分别取 1和 2时 ,综合考虑超分辨性能较佳     

双模式高精度可调超分辨光瞳滤波器

基于双折射波片的特性,提出了一种具有双调节模式的连续可调超分辨光瞳滤波器。该滤波器通过两种调节模式实现超分辨,且在一定范围内连续可调。在横向旋转模式下,该滤波器为复振幅型光瞳滤波器,纵向倾斜模式下为纯相位型超分辨滤波器。通过对超分辨参量的分析,得到最佳设计参量,可以实现大的视场角,大的超分辨范围、高的调节精度。这种滤波器为实际应用提供了更多的方便。     

改善轴向分辨率的光瞳滤波器

给出了一种新型滤波器,它即能提高系统的轴向分辨率又不影响其横向分辨率。利用这种滤波器不可以控制远场旁瓣强度的最大值与主瓣强度最大值之比（Ｍ）,从而获得较好的超分辨效果,还根据扩展结果分析了光瞳滤波器的中间区对轴向分辨率的影响。     

消色差相位型超分辨光瞳滤波器的设计研究

提出并设计了一种消色差的相位型超分辨光瞳滤波器。详细分析了滤波器的设计参数对成像系统的光斑压缩比和斯特雷尔比影响。分别以方解石晶体和石英玻璃材料为例进行了设计,当光斑压缩比为0.83时,得到两种材料的消色差超分辨光瞳滤波器,可以分别在380～555nm和300～600nm的波长范围内实现消色差,同时可以有较高的斯特雷尔比。     

非对称三区光瞳滤波器实现一维横向超分辨

基于严格的光学成像矢量衍射理论,以4倍缩小倍率的成像系统和x线偏振光照明为例,得到经光瞳滤波器调制的大数值孔径光学系统焦区横向场表达式.通过详细研究非对称三区复振幅型光瞳滤波器的内外环归一化半径、各环相位分布和第一层透过率t对y方向分辨率增益比Gty,斯特尔比Sy和第一旁瓣与主瓣相对强度Iry的影响.设计了一种非对称三区相位型光瞳滤波器,实现Gty=0.8345,Sy=0.4087,Iry=0.4923,使得y方向分辨率比没有加光瞳滤波器时提高了将近20%.     

三区振幅型超分辨光瞳滤波器的设计

提出运用非线性规划及目标规划法,在给定斯特雷耳比S(超分辨模型和艾里模型主瓣最大亮度比)的条件下,设计出使成像系统的横向、轴向及三维分辨率分别达到最大值的环形振幅型超分辨光瞳滤波器。给出超分辨优化设计模型和实例,并作图验证其结果。对超分辨率伴随的旁瓣效应,把滤波器应用于共焦扫描系统,可有效地抑制旁瓣,提高成像信噪比和对比度。此方案用于三区以上振幅型超分辨滤波器及环形纯相位超分辨光瞳滤波器的设计,为超分辨滤波器的设计提供了参考。     

正弦变化的振幅型光瞳滤波器

光瞳滤波器作为实现超分辨的基本元件之一,它的设计以及制作都非常重要。设计了一种正弦变化的振幅型光瞳滤波器,可以通过调节少量的参量实现各种不同的超分辨模式。选择正弦函数的周期以及光瞳中心点透过率变化两个参量来实现对最终超分辨效果的调节。数值计算结果表明：在整个人射光瞳上的透过率瞳函数分布具有0．5～2个正弦振幅周期时,较为合适。小于0．5个周期将不会有任何超分辨效果,大于2个周期超分辨效果反而变差。数值计算中还注意到,当周期数为整数时,斯特雷尔比将保持0．25不变。对正弦变化振幅型光瞳滤波器的计算结果,显示了其特殊的性质,对实际中制作正弦变化振幅型光瞳滤波器有一定的指导作用。     

双Toraldo光瞳的共焦系统

Toraldo光瞳是超分辨中研究最多的光瞳之一.不过，由于实际中在制作精确度以及制造效率上的限制，它的应用受到了很大程度的制约.提出了双Toraldo光瞳的共焦系统，它能够用两个相对容易制作的Toraldo光瞳实现多区复杂Toraldo光瞳的功能. 关键词： 超分辨 Toraldo光瞳 共焦成像     

Golay6结构复杂光瞳成像研究

Golay6为非冗余的复杂光瞳结构,导出Golay6结构复杂光瞳的光瞳函数解析式和点扩散函数的解析式,在此基上用Matlab软件模拟了调制传递函数图像,并对目标图像进行模拟成像。针对所成像对比度下降问题,在不含噪声和含噪声情况下分别进行了讨论,利用分数阶微分算子对模拟所得图像进行图像增强,结果表明经分数阶微分算子空域增...     

Designing Superresolution Optical Pupil Filter with Constrained Global Optimization algorithm

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｗｅｒｏｆｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓｂｅｙｏｎｄｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｓｏｒｏｐｔｉｃａｌｓｕｐｅｒｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ,ｈａｓｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｎｔｅｒｅｓｔ.Ｉｎｏｐｔｉｃａｌ ｓｕｐｅｒｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ,ｏｎｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｐｌａｃｅｓａｆｉｌｔｅｒａｔｔｈｅｅｘｉｔｐｕｐｉｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｏｍｏｄｉｆｙ…     

Transverse Properties of Light Distribution in the Focal Plane for Rectangular Annular Pupil Plane Filters

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅｆｉｌｔｅｒｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｏｃａｌｐｌａｎｅ ,ｓｏｔｈｅｙｈａｖｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅａｒｅａｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｄａｔａｓｔｏｒａｇｅ[1～ 3 ] ,ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ[4] ,ａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ[5～ 7] .Ｍａｎｙｐｕｐｉｌｆｉｌｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ ,ｓｕｃｈａｓｆｉｌｔｅｒｓｗｉｔｈｖａｒｉｅｄａｍｐ…     

Transverse Properties of Light Distribution in the Focal Plane for Rectangular Annular Pupil Plane Filters

Rectangular annular pupils are designed. The transverse intensity distribution and the superresolving characteristics of the pupils in the focal plane are analyzed. The influences of total annular zone numbers and the central core magnitude on the light efficiency (the Strehl ratio S), the superresolving power (the normalized spot size G) and the intensity of sidelobe are studied in detail. The properties are different for two kinds of pupils: one with total odd annular zone numbers and another with total even annular zone numbers. Circular annular pupils are also discussed and the comparison between them is given.