[发明专利]复合相位掩模板

说明书

技术领域

本发明涉及一种相位掩模板，尤其涉及一种正弦型和指数型两种函数复合的复合相位掩模板。

背景技术

在传统的成像系统中，缩小相对孔径是扩大景深的有效方法，但这会导致系统分辨率降低，与高质量成像的目的相背。因此以波前编码为代表的新成像方法成为研究热点。利用波前编码技术制作一种相当于非球面的掩膜板，物体目标经过加了掩膜板的光学系统后形成一个对离焦不敏感的模糊的中间像，然后对中间像进行数字图像处理后得到聚焦清晰的图像，采用这种方法可使光学系统在较大的离焦范围内其调制传递函数值变化很小(即对离焦不敏感)，同时系统的传递函数在通频带内没有奇异点，这对图像恢复非常有利。

1995年，美国Colorado大学的WT.Cathey和E.R.Dowski以及合作者开始了这方面的研究，提出了波前编码理论。借助于巧妙的数学推导，得到经典的三次方型相位分布函数掩模板。通过将此种相位板置于光路之中，传统光学系统的景深得到了极大的扩展，甚至在严重离焦的情况下依靠相应的后处理手段依然能够获得清晰的图像。2001年，Cathey和Dowski等人将注意力放到了空域，通过求解离焦点扩散函数并使之对离焦参量不敏感，发现了另外一种可以用于景深延拓的相位板，即对数相位板。同年，苏格兰Heriot Watt大学的Samir Mezouari和Andrew R.Harvey在提出了多项式型相位板，并且发展出了一种新的数学推导流程。2004年，墨西哥的Albertina Castro，Angel Sauceda以及Jorge Ojeda-Castaneda提出并详细地分析了高次方型相位板的特性。2007年，中科院上海光机所的阳国庆等人使用维纳函数在频域对波前编码系统的特性进行了相关研究，同时提出了指数型相位分布函数掩模板。

根据相位分布函数可以确定掩模板的物理结构，例如美国罗切斯特光学中心的Wanli Chi的博士论文“Computational Imaging System forExtended Depth of Field”第四章“Lens Design and Fabrication”即全面介绍了根据相位分布函数确定掩模板面形的方法。

波前编码成像技术通过将图像复原与光学设计相结合，在不过度牺牲光学系统分辨率和通光量的前提下可以有效地扩大光学系统的景深。科研工作者做了大量的理论分析以及实验研究，肯定了波前编码成像技术所具有的强大威力，证明并且验证了景深提高10倍的效果。

发明内容

本发明提供了一种具有较好景深扩展性能的复合相位掩模板。

复合相位掩模板，所述的复合相位掩模板的相位分布函数包含正弦型和指数型两种函数，相位分布函数θ(x，y)的函数式如下：

θ(x,y)=α·x·[exp(βx2+exp(βy2)]+12α[sin(ωx)+sin(ωy)]]]>

式中，其中α表示函数幅值，β表示调制因子，ω表示正弦函数的角频率，x，y为孔径平面归一化的空间坐标。