无透镜平面集成微光学相关器

A novel type of lensless plan-integrated micro-optical correlator (LPMOC) is proposed. The LPMOC is a single compact device by integrating both two spatial light modulators and mirrors on the same substrate. The light path of refraction-reflection and virtual digital microlens are adopted inside the LPMOC for the purpose of reducing volume and enhancing optical properties. The LPMOC may have wide and important applications, such as on-site photoelectric information processing, optical computing, pattern recognization, machine vision, mass information retrieval，etc.

本项目提出一种新型的无透镜微光学平面集成相关器。采用折反式光路设计和微光学方法将两个分别用于输入与光学滤波的空间光调制器和反射镜等物理器件集成在同一平面上，用微光学方法将虚拟数字Fourier微透镜和匹配滤波器加载到空间光调制器以实现光学相关。这种紧凑的平面集成结构设计，无需物理的Fourier透镜，能够有效地减小系统体积和负荷、提高识别精度和可靠性、降低制作成本。无透镜平面集成微光学相关器技术，在光电信息实时处理、光计算、模式识别、机器视觉、海量信息检索和人工智能等领域有重要而广泛的应用前景。

本项目提出一种无透镜折反式平面集成光学相关器，采用斜入射折反式平面光学结构，利用傅里叶数字微光学透镜代替传统光学相关器中的物理透镜，将待识别目标和滤波器分别与数字微透镜相结合加载于两个空间光调制器（SLM），实现了无物理透镜的光学相关器功能，有效地压缩了系统体积，提高了器件的集成度。本项目的主要研究结果有：.1.提出了一种无透镜平面集成微光学相关器系统的结构模型，对该模型进行了理论分析；2.给出了无透镜平面集成相关器系统的结构参数方案，所设计的光学相关器的系统体积为 63.17立方厘米；3.建立了无透镜平面集成相关器系统的离轴数字透镜设计及制作方法，利用数字透镜替代传统的物理透镜，消除了斜入射结构带来的像差并有效压缩了系统体积；4.获得了无透镜平面集成相关器系统的畸变不变和复杂环境识别的匹配滤波器的设计方法和算法；5.制作了无透镜平面集成相关器系统演示装置一套；6.测试了输入图像位置与背景对光学识别能力的影响，结果表明，在复杂背景和多目标同时输入情况，无透镜相关器依然能够实现较好的识别结果。.本项目实际取得的研究成果比预期更加丰硕：(1)已在Optics Express等权威刊物发表论文10篇(预期3-5篇)；(2)国家发明专利3项(预期1-2项)；(3)培养硕士生6名，博士4名(预期2-3名研究生).