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CN110533662B - 一种成像质量分析方法及其装置 - Google Patents

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CN110533662B CN201910887931.0A CN201910887931A CN110533662B CN 110533662 B CN110533662 B CN 110533662B CN 201910887931 A CN201910887931 A CN 201910887931A CN 110533662 B CN110533662 B CN 110533662B
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Abstract

一种成像质量分析方法及其装置，应用于成像系统中，成像系统包括：空间光调制器，空间光调制器包括：阵列设置的像素单元，其中，该方法包括：根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；结构参数为开口率；根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；根据成像质量分析参数对成像系统的成像质量进行分析。本申请提供的成像质量分析方法通过考虑像素结构的结构参数以对成像系统的成像系统进行分析，使得成像质量的分析更为精确。

Description

一种成像质量分析方法及其装置
技术领域
本文涉及光学技术领域，具体一种成像质量分析方法及其装置。
背景技术
近些年来，随着计算机技术的不断发展，全息投影显示逐渐成为国内外三维立体显示领域的研究热点之一。全息投影显示通过计算机生成全息图，然后加载到空间光调制器上并利用激光照射形成衍射图像，它能够完整记录和重建三维物体，提供人眼视觉系统所需的全部深度信息。空间光调制器的受控单元为独立的像素单元，每个单元可独立接收光信号或电信号等控制信号。
在进行全息投影时，激光射入空间光调制器中时发生衍射现象进而形成衍射图像，相关技术中通过对成像质量进行分析来预见成像时可能会产生的问题，以在成像时进行消除。经发明人研究发现，相关技术中的成像质量分析方法未考虑像素单元的开口率对成像质量的影响，然而对于部分空间光调制器而言，像素单元的开口率的影响是不可忽视的，因此，采用相关技术中的成像质量分析方法对该类空间光调制器进行分析时精度不高。
发明内容
本申请提供了一种成像质量分析方法及其装置，考虑了像素单元的开口率对成像质量的影响，提高了成像质量分析精度。
第一方面，本申请提供了一种成像质量分析方法，应用于成像系统中，成像系统包括：空间光调制器，所述空间光调制器包括：阵列设置的像素单元，所述方法包括：
根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；所述结构参数为开口率；
根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；
根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析。
可选地，所述成像系统还包括：光源器件、成像器件和控制器件；
所述光源器件用于向空间光调制器发射激光；所述控制器件，与所述空间光调制器电连接，用于向空间光调制器输入相位图，以使得空间光调制器通过相位图调制透过其光线的相位；所述成像器件用于根据空间光调制器射出的光线成像。
可选地，所述成像质量分析参数包括：成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
可选地，所述根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数包括：
根据像素单元的开口率，获得像素单元的开口边长；
根据所述像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数。
可选地，所述根据像素单元的开口率，获得像素单元的开口边长包括：
根据像素单元的开口率和像素单元的边长，采用公式：
Figure BDA0002207868940000021
获得像素单元的开口边长Δx′，其中，K为像素单元的开口率，Δx为像素单元的边长。
可选地，所述空间光调制器包括：第一状态和第二状态，其中，第一状态为未向空间光调制器未施加电压时的状态，第二状态为向空间光调制器施加电压时的状态；
当空间光调制器处于第一状态时，所述根据所述像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数包括：
根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000031
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，comb()为梳妆函数，rect()为矩阵函数，*为卷积运算；
当空间光调制器处于第二状态时，所述根据所述像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数包括：
根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000032
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，exp()为指数函数，N为相位回卷所需的像素单元个数。
可选地，所述根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数包括：
根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数；
根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数；
根据成像器件上的光强分布函数获得成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
可选地，所述根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数包括：
对空间光调制器在空域上的透过率分布函数进行傅里叶变换，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
可选地，所述根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数包括：采用公式
Figure BDA0002207868940000041
获得成像器件上的光强分布函数I(x,y)，其中，A为光源器件射出的光线的振幅，λ为光源器件射出的光线的波长，z为空间光调制器与成像器件之间的距离，T(fx，fy)为空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
可选地，所述根据成像器件上的光强分布函数获得空间光调制器的衍射效率包括：
根据成像器件上的光强分布函数获得第一光强和第二光强，其中，第一光强为空间光调制器件处于第一状态时成像器件在各个位置的光强之和，第二光强为空间光调制器件处于第二状态时成像器件在各个位置的光强之和；
根据第二光强和第一光强的比值，获得空间光调制器的衍射效率。
第二方面，本申请还提供一种成像质量分析装置，用于实现上述成像质量分析方法，所述装置包括：透过率分布获得模块、参数获得模块和分析模块；
所述透过率分布获得模块用于根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；所述结构参数为开口率；
所述参数获得模块用于根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；
所述分析模块根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析。
可选地，所述空间光调制器包括：第一状态和第二状态，其中，第一状态为未向空间光调制器未施加电压时的状态，第二状态为向空间光调制器施加电压时的状态；
所述透过率分布获得模块具体用于根据像素单元的开口率和像素单元的边长，采用公式：
Figure BDA0002207868940000051
获得像素单元的开口边长Δx′，其中，K为像素单元的开口率，Δx为像素单元的边长；
当空间光调制器处于第一状态时，所述透过率分布获得模块具体用于根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000052
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，comb()为梳妆函数，rect()为矩阵函数，*为卷积运算；
当空间光调制器处于第二状态时，所述透过率分布获得模块具体用于根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000053
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，exp()为指数函数，N为相位回卷所需的像素单元个数。
可选地，所述参数获得模块具体用于根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数；根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数；根据成像器件上的光强分布函数获得成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
可选地，所述参数获得模块具体用于对空间光调制器在空域上的透过率分布函数进行傅里叶变换，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数，还用于采用公式
Figure BDA0002207868940000054
获得成像器件上的光强分布函数I(x,y)，其中，A为光源器件射出的光线的振幅，λ为光源器件射出的光线的波长，z为空间光调制器与成像器件之间的距离，T(fx，fy)为空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
可选地，所述参数获得模块具体用于根据成像器件上的光强分布函数获得第一光强和第二光强，其中，第一光强为空间光调制器件处于第一状态时成像器件在各个位置的光强之和，第二光强为空间光调制器件处于第二状态时成像器件在各个位置的光强之和；根据第二光强和第一光强的比值，获得空间光调制器的衍射效率。
本申请提供一种成像质量分析方法及其装置，应用于成像系统中，成像系统包括：空间光调制器，空间光调制器包括：阵列设置的像素单元，其中，该方法包括：根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；所述结构参数为开口率；根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析。本申请提供的成像质量分析方法通过考虑像素结构的结构参数以对成像系统的成像系统进行分析，适用于各种空间光调制器，使得成像质量的分析更为精确。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为相关技术中相位回卷示意图；
图2为一个空间光调制器的空域中的透过率分布函数示意图以及变换后的透过率分布函数示意图；
图3为另一空间光调制器的空域中的透过率分布函数示意图以及变换后的透过率分布函数示意图；
图4为本申请实施例中成像系统的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的成像质量分析方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的像素单元的等效模型；
图7A为像素单元的开口率为90％的处于第一状态下的空间光调制器的透过率分布示意图；
图7B为像素单元的开口率为25％的处于第二状态下的空间光调制器的透过率分布示意图；
图8为处于第二状态下的空间光调制器的等效模型；
图9A为像素单元的开口率为90％的处于第二状态下空间光调制器的透过率分布示意图；
图9B为像素单元的开口率为25％的处于第二状态下的空间光调制器的透过率分布示意图；
图10A为图7A对应的成像器件的光强分布示意图；
图10B为图7B对应的成像器件的光强分布示意图；
图11A为图9A对应的成像器件的光强分布示意图；
图11B为图9B对应的成像器件的光强分布示意图；
图12为本申请实施例提供的成像质量分析装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
除非另外定义，本发明实施例公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述的对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在空间光调制器的使用过程中，通过在空间光调制器输入相位图以对入射光线进行相位调制，其中，由于不同位置的光线需要调制幅度有所不同，因此，需要向空间光调制器的各像素单元上施加不同的电压，以对其进行相位调制。
在相关技术的成像质量分析方法包括：构建空间光调制器在频域中的透过率分布函数，根据透过率分布函数获得分析参数，根据分析参数对成像质量进行分析，由此可见，构建频域中的透过率分布函数是获得分析参数的关键。相关技术中的成像质量分析方法仅适用于像素单元的开口率对成像质量影响较小的，即像素单元的开口率较高的空间光调制器。
需要说明的是，空间光调制器的相位调制范围为(0～2π)，超过2π的部分经过相位回卷到(0～2π)，图1为相关技术中相位回卷示意图，需要说明的是，图1是以最大相位为14π为例进行说明的。
在相关技术中，对于不同的空间光调制器构建频域中的透过率分布函数的方式不同，一方面，对于灰度等级高、开口率高和像素单元间距小的空间光调制器，其中，灰度等级为相位回卷所需的像素单元的个数。图2为一个空间光调制器的空域中的透过率分布函数示意图以及变换后的透过率分布函数示意图，如图2所示，对于该种空间光调制器，根据像素单元结构，可将空间光调制器近似为闪耀光栅，对闪耀光栅在空域中的透过率分布进行傅里叶变换即可获得频域中的透过率分布，此时，频域中仅有一个脉冲，另一方面，对于灰度等级低、开口率高和像素单元间距小的空间光调制器，图3为另一空间光调制器的空域中的透过率分布函数示意图以及变换后的透过率分布函数示意图，如图3所示，根据像素结构，对于该种空间光调制器，根据像素结构，可将空间光调制器近似为周期性的阶梯函数，对周期性的阶梯函数在空域中的透过率分布进行傅里叶变换获得频域中的透过率分布，此时，频谱整体偏移，有次级衍射光进入sinc()函数的包络线。
上述两种频域的透过率分布均适用于即像素单元的开口率较高的空间光调制器，为解决上述技术问题，保证成像质量分析方法适用于像素单元的开口率较小的空间光调制器，本申请实施例提供一种成像质量分析方法及其装置，具体说明如下：
本申请一些实施例提供一种成像质量分析方法，应用于成像系统中，图4为本申请实施例中成像系统的结构示意图，图5为本申请实施例提供的成像质量分析方法的流程图，如图4所示，该成像系统包括：光源器件10、空间光调制器20、控制器件30和成像器件40，空间光调制器包括：阵列设置的像素单元(图中未示出)，如图5所示，本申请实施例提供的成像质量分析方法具体包括以下步骤：
步骤100、根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数。
可选地，像素单元的结构参数包括：像素单元的开口率。
步骤200、根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数。
可选地，成像质量分析参数包括：成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
步骤300、根据成像质量分析参数，对成像系统的成像质量进行分析。
具体的，光源器件10用于向空间光调制器20发射激光，可选地，光源器件10为激光光源，其中，激光光源为近红外波段波长可调激光器，波段范围为1525-1565纳米。
具体的，空间光调制器20用于调制由光源器件10发射的透过其光线的相位，空间光调制器包括：阵列设置的像素单元，其中，像素单元包括：液晶层，具体的，空间光调制器20在主动控制下，它可以通过液晶分子调制光场的某个参量，如通过折射率调制相位、通过偏振面的旋转调制偏振态、或是实现非相干到相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。
具体的，控制器件30用于向空间光调制器20输入相位图，以使得空间光调制器通过相位图调制透过其光线的相位。可选地，控制器件为计算机等，本申请实施例对此不作任何限定。
具体的，成像器件40用于根据空间光调制器20射出的光线成像，可选地，成像器件包括：图像传感器，本申请实施例对此不作任何限定。
本实施例中，事实上，在空间光调制器的使用过程中，通过在空间光调制器输入相位图以对入射光线的相位调制，其中，由于不同位置的光线需要调制幅度有所不同，因此，需要向空间光调制器的各像素单元上施加不同的电压，以对其进行相位调制。因此，本申请提供的空间光调制器对入射光调制是像素单元与输入的相位图共同作用的效果。
本申请实施例提供的一种成像质量分析方法，应用于成像系统中，成像系统包括：空间光调制器，空间光调制器包括：阵列设置的像素单元，其中，该方法包括：根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；所述结构参数为开口率；根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析。本申请提供的成像质量分析方法通过考虑像素结构的结构参数以对成像系统的成像系统进行分析，适用于各种空间光调制器，使得成像质量的分析更为精确。
可选地，步骤100包括：根据像素单元的开口率，获得像素单元的开口边长；根据像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数。
图6为本申请实施例提供的像素单元的等效模型，如图6所示，空间光调制器中还包括：扫描线G和数据线D，像素单元是由扫描线G和数据线D交叉限定的，像素单元包括：薄膜晶体管1和像素电极2，其中，像素电极2与薄膜晶体管1的漏电极连接，空间光调制器相当于一个液晶显示装置。
具体的，如图6所示，像素单元的开口率满足：
Figure BDA0002207868940000111
Δx′为像素单元的开口边长，Δx为像素单元的边长，即当获取像素单元的开口率时，即可获得像素单元的开口边长。
具体的，空间光调制器的状态包括第一状态和第二状态，第一状态指的是未向空间光调制器未施加电压时的状态，第二状态指的是向空间光调制器施加电压时的状态。
当空间光调制器处于第一状态时，即控制器件并未向空间光调制器输入相位图，根据像素单元的结构，可以将空间光调制器等效为正交密接的二维光栅，此时，空间光调制器属于纯振幅调制光栅，无相位调制。
根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000121
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)。
其中，comb()为梳妆函数，rect()为矩阵函数，*为卷积运算；
以像素单元的边长为10微米为例，图7A为像素单元的开口率为90％的处于第一状态下的空间光调制器的透过率分布示意图，图7B为像素单元的开口率为25％的处于第二状态下的空间光调制器的透过率分布示意图。
当空间光调制器处于第二状态时，即控制器件向空间光调制器输入相位图，图8为处于第二状态下的空间光调制器的等效模型，如图8所示，在向像素单元施加电压后，根据像素单元与液晶分子偏转作用将空间光调制器等效为如图8所述的模型。
此时，根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000122
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)。
其中，exp()为指数函数，N为相位回卷所需的像素单元个数。
以像素单元的边长为10微米为例，图9A为像素单元的开口率为90％的处于第二状态下空间光调制器的透过率分布示意图，图9B为像素单元的开口率为25％的处于第二状态下的空间光调制器的透过率分布示意图。如图7和8所示，在像素单元的开口率相同的情况下，不同状态下的空间光调制器的透过率分布不同。
其中，N为相位回卷所需的像素单元个数，当N为无穷大时，此时空间光调制器的透过率分布函数与相关技术中的灰度等级高、开口率高和像素单元间距小的空间光调制器的透过率分布函数相同，也就是说，本申请提供的透过率分布函数可以不仅可以应用于开口率较大的空间光调制器，还可以应用于开口率较小的空间光调制器，不仅可以用于灰度等级高的情况，还可以应用于灰度等级低的情况，不同的情况可以通过向对应的参数提供对应的数值的即可实现，例如当空间光调制器的开口率较大，设置可以忽略，可以令Δx＝Δx′，当空间光调制器的灰度等级较高，趋向于理想情况，可以令N为无穷大，依次类推。
本申请实施例提供的方法，在空间光处于第二状态时，通过考虑像素单元的开口率以及相位图来构建空间光调制器的透过率分布函数，使得对成像系统的成像质量分析更加精确。
需要说明的是，高相位深度调制有利于提高光调制器件的衍射效率，且光束偏转角度越大，衍射效率提升效果就越明显。在纯相位调制器中，基于衍射光学原理，2π相位深度是最低可实现调制器相位调制功能的相位深度，且该相位深度最容易实现，高相位深度比较难获得，这是由于液晶材料本身特性的限制，如双折射率较小，液晶的工作电压过高，在低电压内无法实现高相位深度，通常光调制器件的工作电压在5.5V以下，若需要实现高相位深度调制，则需要大双折射率、高介电常数的液晶材料。
可选地，步骤200具体包括以下步骤：
步骤210、根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
步骤210具体包括对空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x，y)进行傅里叶变换，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数T(fx，fy)。
其中，空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x，y)与空间光调制器在频域上的透过率分布函数T(fx，fy)满足：
Figure BDA0002207868940000131
步骤220、根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数。
具体的，根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数T(fx，fy)和成像器件上的光强分布函数I(x,y)满足
Figure BDA0002207868940000141
其中，A为光源器件射出的光线的振幅，λ为光源器件射出的光线的波长，z为空间光调制器与成像器件之间的距离。
具体的，成像器件上的光强分布I(x,y)的公式推导如下：
空间光调制器在空域上的出射光的振幅分布函数为U(x，y)，U(x，y)满足：
U(x，y)＝At(x，y)
成像器件在空域上的光强分布函数I(x,y)满足
Figure BDA0002207868940000142
当空间光调制器处于第一状态时，以光源器件发射的光线的波长为532纳米，且光强为单位光强为例，即A＝1，λ＝532，图10A为图7A对应的成像器件的光强分布示意图，图10B为图7B对应的成像器件的光强分布示意图。
当空间光调制器处于第二状态时，以光源器件发射的光线的波长为532纳米，且光强为单位光强为例，即A＝1，λ＝532，图11A为图9A对应的成像器件的光强分布示意图，图11B为图9B对应的成像器件的光强分布示意图。
根据图11中可以看出，像素单元的开口率变小对成像质量的影响是：0级衍射光的能量降低，次级衍射光能量升高。
步骤230、根据成像器件上的光强分布函数获得成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
具体的，步骤230包括：根据成像器件上的光强分布函数获得第一光强和第二光强，根据第二光强和第一光强的比值，获得空间光调制器的衍射效率。
其中，第一光强为空间光调制器件处于第一状态时成像器件在各个位置的光强之和，第二光强为空间光调制器件处于第二状态时成像器件在各个位置的光强之和。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种成像质量分析装置，用于实现前述实施例提供的成像质量分析方法，图12为本申请实施例提供的成像质量分析装置的结构示意图，如图12所示，本申请实施例提供的成像质量分析装置用于实现前述实施例提供的成像质量分析方法，该装置包括：透过率分布获得模块11、参数获得模块12和分析模块13。
具体的，透过率分布获得模块11用于根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；结构参数为开口率；参数获得模块12用于根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；分析模块13根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析。
本申请实施例提供的成像质量分析装置，用于实现前述实施例提供的成像质量分析方法，其实现原理和实现效果类似，在此不再赘述。
可选地，透过率分布获得模块11具体用于根据像素单元的开口率和像素单元的边长，采用公式：
Figure BDA0002207868940000151
获得像素单元的开口边长Δx′，其中，K为像素单元的开口率，Δx为像素单元的边长。
具体的，空间光调制器包括：第一状态和第二状态，其中，第一状态为未向空间光调制器未施加电压时的状态，第二状态为向空间光调制器施加电压时的状态；
当空间光调制器处于第一状态时，透过率分布获得模块11具体用于根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000152
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，comb()为梳妆函数，rect()为矩阵函数，*为卷积运算。
当空间光调制器处于第二状态时，透过率分布获得模块11具体用于根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure BDA0002207868940000161
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，exp()为指数函数，N为相位回卷所需的像素单元个数。
可选地，参数获得模块12具体用于根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数；根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数；根据成像器件上的光强分布函数获得成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
可选地，参数获得模块12具体用于对空间光调制器在空域上的透过率分布函数进行傅里叶变换，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数，还用于采用公式
Figure BDA0002207868940000162
获得成像器件上的光强分布函数I(x,y)，其中，A为光源器件射出的光线的振幅，λ为光源器件射出的光线的波长，z为空间光调制器与成像器件之间的距离，T(fx，fy)为空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
可选地，参数获得模块12具体用于根据成像器件上的光强分布函数获得第一光强和第二光强，其中，第一光强为空间光调制器件处于第一状态时成像器件在各个位置的光强之和，第二光强为空间光调制器件处于第二状态时成像器件在各个位置的光强之和；根据第二光强和第一光强的比值，获得空间光调制器的衍射效率。
本发明实施例附图只涉及本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种成像质量分析方法，其特征在于，应用于成像系统中，成像系统包括：空间光调制器，所述空间光调制器包括：阵列设置的像素单元，所述方法包括：
根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；所述结构参数为开口率；
根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；
根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析；
所述根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数包括：
根据像素单元的开口率，获得像素单元的开口边长；
根据所述像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像系统还包括：光源器件、成像器件和控制器件；
所述光源器件用于向空间光调制器发射激光；所述控制器件，与所述空间光调制器电连接，用于向空间光调制器输入相位图，以使得空间光调制器通过相位图调制透过其光线的相位；所述成像器件用于根据空间光调制器射出的光线成像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述成像质量分析参数包括：成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据像素单元的开口率，获得像素单元的开口边长包括：
根据像素单元的开口率和像素单元的边长，采用公式：
Figure FDA0003459766840000011
获得像素单元的开口边长Δx′，其中，K为像素单元的开口率，Δx为像素单元的边长。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述空间光调制器包括：第一状态和第二状态，其中，第一状态为未向空间光调制器未施加电压时的状态，第二状态为向空间光调制器施加电压时的状态；
当空间光调制器处于第一状态时，所述根据所述像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数包括：
根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure FDA0003459766840000021
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，comb()为梳状函数，rect()为矩形函数，*为卷积运算；
当空间光调制器处于第二状态时，所述根据所述像素单元的开口边长，获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数包括：
根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure FDA0003459766840000022
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，exp()为指数函数，N为相位回卷所需的像素单元个数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数包括：
根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数；
根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数；
根据成像器件上的光强分布函数获得成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数包括：
对空间光调制器在空域上的透过率分布函数进行傅里叶变换，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数包括：采用公式
Figure FDA0003459766840000031
获得成像器件上的光强分布函数I(x,y)，其中，A为光源器件射出的光线的振幅，λ为光源器件射出的光线的波长，z为空间光调制器与成像器件之间的距离，T(fx，fy)为空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据成像器件上的光强分布函数获得空间光调制器的衍射效率包括：
根据成像器件上的光强分布函数获得第一光强和第二光强，其中，第一光强为空间光调制器件处于第一状态时成像器件在各个位置的光强之和，第二光强为空间光调制器件处于第二状态时成像器件在各个位置的光强之和；
根据第二光强和第一光强的比值，获得空间光调制器的衍射效率。
10.一种成像质量分析装置，其特征在于，用于实现如权利要求1～9任一项所述的成像质量分析方法，所述装置包括：透过率分布获得模块、参数获得模块和分析模块；
所述透过率分布获得模块用于根据像素单元的结构参数，获得空间光调制器的透过率分布函数；所述结构参数为开口率；
所述参数获得模块用于根据空间光调制器的透过率分布函数获得成像系统的成像质量分析参数；
所述分析模块根据成像质量分析参数对所述成像系统的成像质量进行分析。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述空间光调制器包括：第一状态和第二状态，其中，第一状态为未向空间光调制器未施加电压时的状态，第二状态为向空间光调制器施加电压时的状态；
所述透过率分布获得模块具体用于根据像素单元的开口率和像素单元的边长，采用公式：
Figure FDA0003459766840000041
获得像素单元的开口边长Δx′，其中，K为像素单元的开口率，Δx为像素单元的边长；
当空间光调制器处于第一状态时，所述透过率分布获得模块具体用于根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure FDA0003459766840000042
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，comb()为梳状函数，rect()为矩形函数，*为卷积运算；
当空间光调制器处于第二状态时，所述透过率分布获得模块具体用于根据像素单元的开口边长，采用公式
Figure FDA0003459766840000043
获得空间光调制器在空域上的透过率分布函数t(x,y)，其中，exp()为指数函数，N为相位回卷所需的像素单元个数。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述参数获得模块具体用于根据空间光调制器在空域上的透过率分布函数，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数；根据空间光调制器在频域上的透过率分布函数获得成像器件上的光强分布函数；根据成像器件上的光强分布函数获得成像器件上的光强分布和空间光调制器的衍射效率。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述参数获得模块具体用于对空间光调制器在空域上的透过率分布函数进行傅里叶变换，获得空间光调制器在频域上的透过率分布函数，还用于采用公式
Figure FDA0003459766840000051
获得成像器件上的光强分布函数I(x,y)，其中，A为光源器件射出的光线的振幅，λ为光源器件射出的光线的波长，z为空间光调制器与成像器件之间的距离，T(fx，fy)为空间光调制器在频域上的透过率分布函数。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述参数获得模块具体用于根据成像器件上的光强分布函数获得第一光强和第二光强，其中，第一光强为空间光调制器件处于第一状态时成像器件在各个位置的光强之和，第二光强为空间光调制器件处于第二状态时成像器件在各个位置的光强之和；根据第二光强和第一光强的比值，获得空间光调制器的衍射效率。
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