1. 研究目的与意义（文献综述）

现在采用的光学系统只能对一定距离内的目标清晰成像，如果目标太远，所成的像就会模糊不清。但是当光学系统聚焦在某个距离时，它对这个距离上下一定范围内的景物所成像的清晰程度就可以满足要求，我们将这个距离范围称为景深。

景深对于光学系统非常重要，在摄影实践中，特别是在艺术摄影实践中，合理地利用景深会获得满意的摄影效果。大景深的光学成像系统具有许多优点：其一，大的景深意味着可以拥有更大的成像空间，能获取物方更多的信息量；其二，对焦更加方便，不需要进行机械调焦；其三，可以更好地进行三维显示，如用显微镜来观察三维物体时，更为方便，直观，准确。也正由于大景深光学系统这些无可比拟的优点，在实际应用中有着深远的意义，所以对于光学系统的景深的研究一直以来都是应用光学领域的热点问题，其中不乏有很多新的思路和方式，也取得了许多研究进展与成果。比如生物或医学的三维显微成像，由于显微系统的景深很小，对具有一定厚度的物体成像，得到的图像中只有部分细节良好聚焦，其他部分则是模糊的。如果采用大景深成像，那么就可以通过单次成像得到比较理想的三维物体的图像，尤其对活动的三维物体成像。类似的可以应用在虹膜识别系统、机器视觉检测、空间光学成像等领域。自上世纪60 年代由welford 提出环形孔径增大景深方法以来，又出现了很多其他的方法。比如幅度切砋法、二维成像序列的图像融合、特殊设计透镜结合图像处理、带有相位模板的普通镜头结合图像处理(波前编码)、三维数字全息等。而对于景深的计算则是景深理论基础的一部分，目前计算景深采用的计算方法只是对景深进行大致的估计，只能满足一般工业应用的要求。在某些应用环境下，对摄像机景深的精确度有很高的要求，这时传统的景深计算公式就不能满足精确度的要求，比如基于景深信息的压缩编码以及基于视频的监控系统等方面，人们需要更加精确的景深计算，这也是景深研究的一个重要方面。国内也已经有许多单位都从事过景深的相关研究，包括清华大学、浙江大学、上海光机所和西安光机所等科研机构。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：1.详细阐述景深的基本概念以及影响因素。2.阐述简易投影仪的基本仿真理论，并利用光学设计软件code v完成理论仿真。3.设置并控制相关参数，完成简易投影仪的测量实验，最后进行验证分析。

技术方案：本次论文采用的技术方案是设计一个如下图所示的简易投影仪模型。它的模型基础是应用光学中的薄透镜成像原理，当物体位于凸透镜的一倍和两倍焦距之间时，会在像空间内成倒立放大的实像，物距和像距遵循薄透镜公式。如图m和n分别代表物方主平面和像方主平面，像平面x的共轭面是a，位于a平面前后的a1和a2二物平面，同样将通过光学系统成像，它们的像平面为x1和x2，a1平面上的b1点通过系统后成像于x1平面上的y1点，它在像平面x1上形成了一个光斑z，同理a2平面上的b2点在x平面上也形成一个光斑。如果光斑的直径很小，那么在像平面x上仍然能够看清a1和a2物平面上各物点所成的像。这个能在像平面上获得清晰像的物空间深度即a1到a2平面的距离就是景深。之后再运用光学设计软件code v进行仿真模拟，并且进行实验的验证分析。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解成像系统的景深理论和光学仿真的基本知识。

确定方案，完成开题报告。

第4－8周：明确简易投影仪的基本仿真理论，利用光学设计软件完成理论仿真。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]de jr, wt cathey. extended depth of field through wave-front coding[j]. applied optics, 1995 , 34 (11) :1859-66.

[2]p.w.m.tsang,t.-c.poon, t.kim, et al. fast reconstruction of digital holograms forextended depths of field [j]. chinese optics letters, 2016, 14(7):070901-4.