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单透镜高分辨成像系统的研究和设计

徐宁,  付跃刚,  浦东

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徐宁, 付跃刚, 浦东. 单透镜高分辨成像系统的研究和设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1118001-1118001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
引用本文: 徐宁, 付跃刚, 浦东. 单透镜高分辨成像系统的研究和设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1118001-1118001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
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Xu Ning, Fu Yuegang, Pu Dong. Research and design of single lens high resolution imaging system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11): 1118001-1118001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
Citation: Xu Ning, Fu Yuegang, Pu Dong. Research and design of single lens high resolution imaging system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11): 1118001-1118001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
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单透镜高分辨成像系统的研究和设计

doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
  • 1.

    长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022

基金项目: 

国家自然科学基金（11474037）

详细信息
    作者简介:

    徐宁(1995-),男,本科生,主要从事光学检测方面的研究。Email:ningxu1995@163.com

  • 中图分类号: TN256

Research and design of single lens high resolution imaging system

  • 1.

    School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

  • 摘要: 单片凸透镜由于存在较大像差，在实际应用中难以单独成像，相对孔径越大，单片凸透镜的成像质量越差，通常使用多片透镜以进行像差校正。针对单凸透镜成像质量差的的问题，提出了采用液晶空间光调制器和微扫描光楔实现单片凸透镜的高分辨成像。采用Zygo干涉仪测量单透镜波前，结合Zemax软件模拟得到经单透镜后的畸变波前，利用泽尼克多项式描述畸变波前，并绘制对应共轭波前的灰度图加载于液晶空间光调制器上，校正波像差；通过旋转楔角为21的光楔进行22微扫描，将四幅低分辨率图像经过Keren配准后以结构适应的归一化卷积法合成为一幅高分辨率图像。实验结果表明，图像分辨率MTF50达到1 348 LW/PH，成像质量明显提高。
    Abstract: Single convex lens can image objects outside of the focus length, there are a variety of problems, such as different forms of aberration and low resolution. The larger the aperture is, the lower full field MTF is. Multiple lenses are used to correct aberration. The liquid crystal spatial light modulator and micro scanning optical wedge were proposed to realize high resolution imaging with the single lens. It is suggested to use Zygo interferometer to measure single lens with Zemax software simulation wavefront, the Zernike polynomials was applied to describe the distortional wavefront, the conjugate grayscale map was drawn to load in the liquid crystal spatial light modulator and calibrated wave aberration. The optical wedge of 21 was rotated to complete 22 micro scanning. Four low resolution images, through Keren registration and structure-adaptive normalized convolution algorithm, ultimately were synthesized into a high resolution image. The image resolution is promoted to 1 348 LW/PH at MTF50, which proves its effectiveness.
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    [3] 杨裕, 谷一英, 胡晶晶, 邓鹏程, 钱坤.  基于相位型空间光调制器的光束控制技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210743-1-20210743-9. doi: 10.3788/IRLA20210743
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    [19] 马辰昊, 付跃刚, 贺文俊, 王加科, 董亭亭.  双光楔微扫描哈特曼-夏克波前探测技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2813-2818.
    [20] 杨慧珍, 刘荣, 刘强.  基于变形镜本征模的模型式无波前探测自适应光学系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3639-3644.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-05
  • 修回日期:  2017-04-03
  • 刊出日期:  2017-11-25

单透镜高分辨成像系统的研究和设计

doi: 10.3788/IRLA201746.1118001
  • 1. 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
    • 作者简介:

    徐宁(1995-),男,本科生,主要从事光学检测方面的研究。Email:ningxu1995@163.com

  • 收稿日期: 2017-03-05
  • 修回日期: 2017-04-03
  • 刊出日期: 2017-11-25
基金项目:

国家自然科学基金（11474037）

  • 中图分类号: TN256

摘要: 单片凸透镜由于存在较大像差，在实际应用中难以单独成像，相对孔径越大，单片凸透镜的成像质量越差，通常使用多片透镜以进行像差校正。针对单凸透镜成像质量差的的问题，提出了采用液晶空间光调制器和微扫描光楔实现单片凸透镜的高分辨成像。采用Zygo干涉仪测量单透镜波前，结合Zemax软件模拟得到经单透镜后的畸变波前，利用泽尼克多项式描述畸变波前，并绘制对应共轭波前的灰度图加载于液晶空间光调制器上，校正波像差；通过旋转楔角为21的光楔进行22微扫描，将四幅低分辨率图像经过Keren配准后以结构适应的归一化卷积法合成为一幅高分辨率图像。实验结果表明，图像分辨率MTF50达到1 348 LW/PH，成像质量明显提高。

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