基于光栅和CCD成像探测器的宽动态范围成像系统

摘要

基于光栅和CCD成像探测器的宽动态范围成像系统，由光栅，匹配透镜，CCD成像探测器和计算机组成。其特征在于：成像光束经成像透镜聚焦，经焦平面后的光束进入第一个匹配透镜并输出平行光束，平行光束经光栅后进入第二个匹配透镜成像于CCD成像探测器。光栅可以使原本成像于CCD成像探测器的光斑分为光强大小不等的多个光斑，通过简单的运算可以将光强大小不等的多个光斑结合，大幅度的提高原有CCD探测器的动态范围和信噪比。

主权项

基于光栅和CCD成像探测器的宽动态范围成像系统，其特征在于包括：前匹配透镜(2)、光栅(3)、后匹配透镜(4)、CCD成像探测器(5)、计算机系统(6)，其中前匹配透镜(2)将会聚的入射光束转变为平行光以便于引进光栅的调制，后匹配透镜(4)用于对入射光束进行成像；成像光束经成像透镜(1)会聚于基于光栅和CCD成像探测器的宽动态范围成像系统入口处，会聚光束经前匹配透镜(2)后输出平行光束，光栅(3)对输出的平行光束进行位相或光强调制，经光栅调制后的平行光束经短距离传输或直接进入后匹配透镜(4)，并从后匹配透镜(4)输出多路光强大小不等的光束会聚于CCD成像探测器(5)中的不同探测区，计算机系统(6)采集CCD成像探测器(5)输出的数据，并将成像于不同区域的光斑按照光栅分束后光强峰值强度比例进行重组，考虑光栅分束后的0级，即成像光斑的中心衍射图样，±1级光强分布，即成像光斑的中心上下、左右两侧的衍射图样，假定1级光强分布为0级的1/a，在四个角落的光强分布为0级的1/a2，计算机系统(6)将光强为0级1/a的四个光斑相加乘以a/4得新光强分布S1，并且将0级饱和部分用S1代替得到S2，同样的，如果S2光强也饱和，可以通过将四个角落的光强分布，即±2级光强分布，相加乘a2/4得另一个新的光强分布S3，将S2饱和部分由S3替代，最终提高CCD成像探测器的动态范围，其中，a为大于零的实数，S1，S2，S3分别代表数学计算得到的光强分布。