光學(xué)系統(tǒng)的口徑、光闌、焦距等參數(shù)決定了該系統(tǒng)的景深或者焦深。大景深或者大焦深可以更多的獲得物空間的相關(guān)信息或者抑制離焦帶來(lái)的像質(zhì)下降的問(wèn)題。從上世紀(jì)初開(kāi)始,人們就開(kāi)始研究能夠擴(kuò)展系統(tǒng)景深或者焦深的技術(shù)。1995年,Colorado大學(xué)的Dowski和Cathy等人首次提出波前編碼技術(shù),該技術(shù)簡(jiǎn)單易用,極大地?cái)U(kuò)展了系統(tǒng)景深或者焦深。從此,波前編碼技術(shù)得到迅速發(fā)展,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了一系列系統(tǒng)的研究,并應(yīng)用到各領(lǐng)域以及各種光學(xué)系統(tǒng)中。本課題的目的在于研究波前編碼技術(shù)在空間光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用,以及提出多重波前編碼技術(shù)的概念。在空間光學(xué)系統(tǒng)中,波前編碼技術(shù)可以很方便的擴(kuò)展系統(tǒng)焦深,使空間相機(jī)能夠抑制由于溫差或者衛(wèi)星振動(dòng)導(dǎo)致的離焦,從而解決了離焦導(dǎo)致的像質(zhì)退化的問(wèn)題。基于相位板在系統(tǒng)中的位置引起相位函數(shù)變化的理論推導(dǎo)模型可以解釋相位板位置變化對(duì)系統(tǒng)成像和焦深延拓的影響,因此利用這一原理可以指導(dǎo)相位板在實(shí)際裝調(diào)中的應(yīng)用。同時(shí),在傳統(tǒng)波前編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了多重波前編碼這一全新概念,分別從幾何成像、傅立葉光學(xué)、以及光線追跡等方面對(duì)其解釋和闡述,并設(shè)計(jì)出多重波前編碼光學(xué)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)波前編碼不同的是... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：171 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 波前編碼技術(shù)的研究意義
        1.1.1 景深延拓的意義
        1.1.2 景深延拓的手段
        1.1.3 波前編碼技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
        1.1.4 波前編碼相位板的種類
    1.2 國(guó)內(nèi)外波前編碼技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 國(guó)外波前編碼技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)波前編碼技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 波前編碼技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 波前編碼技術(shù)的理論基礎(chǔ)
    2.1 概述
    2.2 波前編碼技術(shù)的基本原理
        2.2.1 模糊函數(shù)
        2.2.2 靜態(tài)相位法
        2.2.3 三次相位板波前編碼系統(tǒng)
        2.2.4 波前編碼傳遞函數(shù)離焦不變條件
    2.3 傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的景深
        2.3.1 傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)容限
        2.3.2 傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)景深公式
    2.4 波前編碼系統(tǒng)的景深
    2.5 波前編碼光學(xué)系統(tǒng)的景深延拓率
        2.5.1 景深與焦深
        2.5.2 波前編碼系統(tǒng)景深延拓率
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于相位板面型的波前編碼TMC系統(tǒng)研究
    3.1 概述
    3.2 總體方案
        3.2.1 設(shè)計(jì)基本原則
        3.2.2 主要技術(shù)參數(shù)
        3.2.3 焦深范圍
        3.2.4 相位板在系統(tǒng)中的位置
    3.3 三次型相位板設(shè)計(jì)
        3.3.1 設(shè)計(jì)要求
        3.3.2 優(yōu)化目標(biāo)
        3.3.3 三次相位板設(shè)計(jì)結(jié)果
        3.3.4 三次相位板焦深延拓分析
    3.4 圓對(duì)稱相位板設(shè)計(jì)
        3.4.1 設(shè)計(jì)要求
        3.4.2 優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計(jì)結(jié)果
        3.4.3 圓對(duì)稱相位板焦深延拓分析
    3.5 自定義曲面相位板設(shè)計(jì)
        3.5.1 設(shè)計(jì)初衷
        3.5.2 面型選擇
        3.5.3 自定義面型C++編譯
        3.5.4 面型優(yōu)化結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于三次相位板TMC系統(tǒng)的成像與復(fù)原研究
    4.1 概述
    4.2 原TMC系統(tǒng)成像
    4.3 三次型相位板TMC波前編碼系統(tǒng)成像仿真
    4.4 相位板面型加工誤差研究
        4.4.1 面型檢測(cè)
        4.4.2 數(shù)據(jù)擬合與面型仿真
        4.4.3 圖像解碼仿真
    4.5 實(shí)驗(yàn)成像與復(fù)原研究
        4.5.1 TMC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        4.5.2 原TMC系統(tǒng)離焦成像實(shí)驗(yàn)
        4.5.3 三次相位板TMC波前編碼系統(tǒng)離焦成像與復(fù)原實(shí)驗(yàn)
        4.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
    4.6 本章小結(jié)
第5章 相位板位置對(duì)波前編碼系統(tǒng)的成像影響分析
    5.1 概述
    5.2 理論分析
        5.2.1 相位板偏心對(duì)相位函數(shù)的影響
        5.2.2 相位板傾斜對(duì)相位函數(shù)的影響
    5.3 相位板偏心實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 多重波前編碼系統(tǒng)的研究
    6.1 概述
    6.2 多重波前編碼技術(shù)概念
    6.3 多重波前編碼成像系統(tǒng)的幾何解釋
        6.3.1 多重波前編碼成像系統(tǒng)的像面處光線聚焦情況
        6.3.2 多重波前編碼成像系統(tǒng)的點(diǎn)列圖
    6.4 多重波前編碼成像系統(tǒng)的傅里葉光學(xué)解釋
        6.4.1 多重波前編碼成像系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
        6.4.2 多重波前編碼成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)
    6.5 共掩模與差異掩模
    6.6 光路計(jì)算與推導(dǎo)
        6.6.1 軸上點(diǎn)光源光路計(jì)算公式
        6.6.2 軸外點(diǎn)光源光路計(jì)算公式
    6.7 多重波前編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果
    6.8 多重波前編碼系統(tǒng)圖像復(fù)原仿真
    6.9 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)
附錄
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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