[发明专利]宽光谱编码全彩色滤光片阵列

权利要求书

1.一种宽光谱编码全彩色滤光片阵列，其特征在于，包括：

在滤光片阵列的最小重复单元中，每个滤光片的光谱响应均为优化设计所得，所述优化设计方法包括以下步骤：

(1)设滤光片阵列的最小重复单元中有M个滤光片，第i个滤光片的光谱透过率曲线为S_i(λ)，其中i＝1,2,…,M；

(2)滤光片阵列放置于图像探测器前，设图像探测器中每个像素的光谱响应为D(λ)，确定有效光谱范围为λ_min至λ_max，则第i个滤光片对应的进光量

(3)确定优化目标，有两种情况：

情况1：同时优化滤光片阵列的进光量以及使用该滤光片阵列的图像探测器的光谱重构精度，具体包括：

设目标物体光谱曲线为T(λ)，则位于第i个滤光片下的像素所探测到的强度值使用光谱重构算法将最小重复单元中所有像素探测到的强度值{I₁,I₂,...,I_M}重构出光谱响应曲线

使用优化算法求解下列问题，即可得到优化后的每个滤光片的光谱透过率曲线S_i(λ)；

式中，β₁,β₂为优化过程的权重参数；

情况2：同时优化滤光片阵列的进光量以及使用该滤光片阵列的图像探测器的颜色重构精度，具体包括：

设目标物体光谱曲线为T(λ)，则目标物体的三刺激值分别为

其中为CIE标准色度观察者颜色匹配函数曲线；

位于第i个滤光片下的像素所探测到的强度值使用颜色重构算法将最小重复单元中所有像素探测到的强度值{I₁,I₂,...,I_M}重构出三刺激值

使用优化算法求解下列问题，即可得到优化后的每个滤光片的光谱透过率曲线S_i(λ)；

式中，β₁,β₂为优化过程的权重参数。

2.根据权利要求1所述的宽光谱编码全彩色滤光片阵列，其特征在于，所述滤光片阵列的最小重复单元中包含的滤光片数目M大于等于2个。

3.根据权利要求1所述的宽光谱编码全彩色滤光片阵列，其特征在于，所述滤光片阵列的有效光谱范围λ_min至λ_max需覆盖全彩色成像的可见光波段，即λ_min≤450nm且λ_max≥650nm。

4.根据权利要求1所述的宽光谱编码全彩色滤光片阵列，其特征在于，每个滤光片的光谱透过率曲线的半高全宽大于有效光谱范围的1/M，即大于

5.根据权利要求1所述的宽光谱编码全彩色滤光片阵列，其特征在于，所述优化算法包括随机梯度下降、非线性规划。

6.根据权利要求1所述的宽光谱编码全彩色滤光片阵列，其特征在于，所述滤光片的材料包含光学薄膜、超表面、光子晶体、量子点材料。