luda 3月23日，昌思宇、国家足球顽强战斗，俘虏了韩国，举国振奋。小编也很兴奋，津津有味地刷着国家足球的新闻。突然，一个标语引起了小编的兴趣。看《某品牌手机、人物摄影师》、《某品牌手机》、《摄影师》、《某品牌主页》、《价格》、看桌子上散落的硬币。只是默默地拿起自己的手机。或者使用“2000万柔和的双重拍摄”。
手机拍摄已经成为我们生活的常态，各大手机制造商也看好这个蛋糕，各种想法层出不穷，不管效果怎么样，反正都充满了噱头。手机只是成像系统的冰山一角，其他的东西，如天文望远镜、行车记录仪等，都与我们的生活息息相关。今天，我们来谈谈成像系统。
先看一张小编轻松拍的照片。显然，红色边框的硬币比蓝色边框的硬币看起来更好。原因是什么？大卫亚设，Northern Exposure(美国电视剧)拍照的朋友都知道，大光圈是因为减少了景深。学高中物理的朋友也知道，这是因为物上关系不一致。今天主编将从物理光学的角度解释这一现象，希望能给大家带来不同的感觉。
图1书桌上的硬币
1.成像模型
我们为普通成像系统制作了黑匣子模型，如下图所示。物体表面发出的光通过透镜进入黑匣子，在黑匣子中透镜组的作用下，通过透镜聚集在图像上，形成图像。我们不探索黑匣子内透镜组的内部结构，我们只关心瞳孔的物理性质。
图2成像黑匣子型号
2.守望车
伟大的牛顿发明了微积分，讲述了物质可以分解的故事。受这个故事的启发，我们在探索成像规律时，可以先研究物体上一点成像的点的形式，最后得到的图像就是所有这些点的累积效果。
理想情况下，如果一个水点在通过成像黑匣子后仍然是一个点，那么所有瞳孔的光波都要聚集到同一个点，这是什么情况？我们可以很容易地用球面补充头部，那一面的每一点都会聚集在球心上。如下图红线所示，更专业。我们称这种分布为理想的球面断裂。大卫亚设，《美国电视剧》)所谓的黄金没有红色，人也不完美。再完美的成像系统也很难产生这种波前。实际上受到各种因素的影响。光学系统的瞳孔波前可以偏离理想的球面。如下图蓝线所示，我们称这两者的差异为守望车。在科学研究中，一般使用下图右侧所示的二维色度进行标记。
图3波像差
在理想波的情况下，该波的差异如下图所示，单纯等于一张白纸，一个点通过这样的系统，就会产生理想商店，但由于光波的衍射效果，理想商店是圆盘。我们叫埃里温。
图4理想系统波像差分布和成像点
假设物体面上的每一个点都会产生这种爱的斑点，那么在面上我们就可以得到这些斑点的累积效果，即理想的图像。
图5理想系统成像实例
我们再来看看实际波动偏离理想球面时会发生什么。以焦点偏离为例，理想商店不在上面的时候，破车分布是一圈一圈的。(约翰f肯尼迪，原著里，圆环，圆环，圆环，圆环)此时，积分不再是爱情的斑点，而是明显发散的分散斑点。（威廉莎士比亚，哈姆雷特，爱情名言）
图6散焦系统波差分布及成像要点
假设物体表面的每一点都会产生这样分散的斑点。从面上看，我们可以得到这种分散斑点的累积效果。就是一幅模糊的图像。(大卫亚设)。
图7焦点消除系统成像实例
前面提到的现象很容易解释。红色边框的硬币上的所有圆点构成了比较理想的圆点，清晰地显示在图像面上。(莎士比亚，《罗密欧与朱丽叶》，美国)。当蓝色边框的硬币远离焦点面时，所有的点都会散开，图像变得模糊。
3.相位差
除了艺术需求，一般我们都希望形象鲜明。但是，不同的成像系统受到不同因素的影响，存在不同的波像差。
，导致成像模糊。这是“病”，得治。病人求医，只有找到病根，方能药到病除。我们寻找成像系统“病根”的过程，就叫做波前探测。波前探测的手段有很多，这里主要介绍相位差技术。相位差是一种基于图像信息的波前探测技术，利用算法从几幅不同光学通道的图像里提取出波像差，就好比医生诊断，需要综合病人患病后的各项体征（血液、体温等）才能找到病因。传统相位差技术主要利用不同的成像位置来产生光学通道，需要多个成像面和高精度位移器件，如下图所示。图8 传统相位差技术实验原理
4. 空间调制相位差
最近，中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室的小伙伴们提出了一种空间调制相位差技术，通过对光瞳平面进行空间调制来产生不同的光学通道。因此，我们只需要一个小光阑就可以实现成像系统的波像差探测，而且对于欠采样系统，小光阑降低了系统的分辨率，从而有效地避免了像素串扰问题，提高了波前探测精度。就如同诊断病情，找到“病根”以后，我们对症下药，便可药到并除。在研究过程中，我们采取“保守治疗”，通过简单的解卷积复原图像。
图9 空间调制相位差技术波前探测实验结果
图10 空间调制相位差技术图像复原实验结果
最后，简单来展望一下空间相位差技术的应用前景。目前来看，这项技术很适合于大口径光学元件的检测；未来随着轻薄空间调制器的发展，该技术用于飞行器、卫星等空间探测领域，以及手机、相机等民用成像领域都值得期待。
作者系中科院光电技术研究所光束控制重点实验室博士