[发明专利]成像曲面非均匀采样方法及DOE元件设计方法和曲面成像方法

摘要

本发明公开了一种成像曲面非均匀采样方法，该方法可以根据DOE面上的采样点对应得到成像曲面上的采样点坐标，该成像曲面上的采样点为非均匀采样，这样避免畸变或模糊。另外，本发明还公开了一种DOE元件的设计方法，该DOE元件的设计方法通过瑞利‑索末菲衍射积分公式的正逆向衍射方式使得设计出来的DOE元件适用于大视场投影，确保高分辨率成像。本发明还公开了使用上述方法的曲面成像方法，该曲面成像方法利用非均匀采样方法，使得DOE产生的空间频谱与曲面投影图像的空间频谱相互对应，适合近场大衍射角衍射的曲面成像，避免产生畸变或图像模糊。

主权项

1.一种成像曲面非均匀采样方法，其特征在于：该方法将DOE面上的采样点和成像曲面的采样点相互对应，其流程是：S1、先DOE面的中心为原点O1建立三维直角坐标系；其中XY平面处于DOE面上，三维直角坐标系的Z轴垂直DOE面；S2、在XY平面内根据DOE面采样点的数量和DOE面的尺寸Lx×Ly，采用等间距采样方式确定DOE面的采样间隔LS；S3、Po(xo,m,yo,n)为DOE面上任意一个采样点，Pi(xim,yin,z(xim，yin))为Po在成像曲面上对应的采样点，xo,m和yo,n分别代表Po采样点在XY平面上第m行n列采样点的横纵坐标，xim、yi,n,z(xim，yin)分别代表Pi采样点在XY平面上第m行n列采样点的X、Y、Z坐标；S4、根据衍射相干成像理论由光栅方程可知，经DOE的衍射场在X方向的空间频率ρxm和Y方向的空间频率ρyn满足：其中DOE面的尺寸为Lx×Ly，m、n分别为X、Y方向的衍射级次；S5、根据空间频率的定义可知，经DOE的衍射场在X方向的空间频率ρxm和Y方向的空间频率ρyn同样满足：，其中，θxm为X方向第m级衍射光对应的衍射角，θyn为Y方向第n级衍射光对应的衍射角；S6、结合式(1)和式(2)则有S7、根据公式(3)以及Pi点坐标(xim，yin，z(xim，yin))与衍射角的关系，可知S8、根据公式(4)和成像曲面的曲面方程z＝z(xim，yin)共同构成了三元方程组，对该三元方程组求解即得到由Po采样点坐标所对应的Pi的坐标，最终得出了成像曲面非均匀采样方法。