从多个相位编码衍射图案中获取计算超分辨率相位：模拟研究和实验
在本文中，我们考虑计算超分辨率反向衍射相位检索。 光学装置是无透镜的，具有用于孔径相位编码的空间光调制器。 本文重点研究了超分辨率稀疏相位幅度检索算法的实验测试。 我们从模拟开始，然后进行物理实验。 仿真测试和实验都证明了超分辨率的高质量成像系数为4倍，并且与阿贝标准定义的衍射极限分辨率相比具有明显的优势。
计算子像素超分辨率相位重建被考虑用于相位编码的强度观测。提出了一种用于无透镜设置的迭代算法，其具有用于波前传播的标量Rayleigh-Sommerfeld模型。该算法的基本工具之一是应用于相位和幅度的稀疏假设。通过模拟试验和实验证实了算法的有效性。示出了可以以超分辨率因子达到4来实现高级超分辨率，即，重建对象的像素尺寸比传感器的像素尺寸小四倍。与波长相比，实现的超分辨率高达波长的三分之二。所展示的计算分辨率基本上高于由阿贝标准定义的衍射限制分辨率。
计划进一步的工作。首先，我们将使用透射（非反射）SLM，这允许使传播距离z更小并且以这种方式满足条件Eq。 （12）。其次，我们计划在实验中使用物理相位测试对象，它可以观察分辨率小于SLM像素大小的细节。第三，在算法开发中，将设计用于波前传播的传递函数的自适应校正。
最后，我们希望证明，对于较小的自由空间传播距离，可以实现更令人印象深刻的超分辨率。在我们未来的工作中使用透射SLM而不是反射SLM是其中一个论点。
我们展示了为z获得的模拟结果？ 21.55毫米和z = 1毫米。 USAF测试用于相位建模的实验。与上面考虑的实验相反，我们假设物体像素小于SLM的像素，Δo？ 0.35微米。还记得ΔS吗？ 1.4μm和ΔSLM？ 4×ΔS。对于实验，我们仅使用USAF测试的中心部分150×150，以减小重建图像的尺寸并仅处理USAF测试图的最小元素。对于rS的子像素分辨率，结果如图15所示。 4.如在我们之前的图中，我们显示了第一行图像中的相位重建和真实相位以及第二行中的横截面。很明显，重建的分辨率为z的较小距离？与重建z相比，1mm更清晰，更精确？ 21.55毫米，实际上相当模糊。横截面的比较允许对所实现的分辨率进行进一步的定量结论。
左截面图是针对USAF图像的区域2-4中的水平横截面完成的。这些垂直线的宽度等于两个对象像素。从图中可以看出，SR-SPAR成功地解决了这两条线的距离z？ 21.55毫米和z？ 1毫米。虽然z的准确性？ 1mm基本上更好，我们可以声称在两种情况下都显示出0.7μm的分辨率（两条垂直线之间的距离）。
对于USAF图像的区域3-5中的垂直横截面进行右横截面图，其中水平线之间的距离等于一个像素，即0.35μm。我们可以从这个图中看到SR-SPAR成功解决了z的这些行？ 1毫米并没有这样做z？ 21.55毫米。因此，对于z，实现了0.35μm的更好分辨率。对于z，实现了0.7mm的较低分辨率1mm？ 21.55毫米。
