Как Opticstudio делает выборку при расчете волнового фронта-ru.wts-photonics.com

КАТЕГОРИИ

Блог

Последний блог

ТЕГИ

Индивидуальные оптические окна Завод оптических линз OEM-оптические призмы Окна из плавленого кварца Ахроматические линзы из оптического стекла Прямоугольные призмы Оптически точные стеклянные асферические линзы Оптические асферические линзы

Как Opticstudio делает выборку при расчете волнового фронта

Jun 22, 2018

Как выполнять выборку при анализе и расчетах на основе волнового фронта, включая карту волнового фронта, функцию рассеяния точки (PSF) и функцию передачи модуляции (MTF).

Вопрос:
Где находится центр сетки выборки в графике волнового фронта и другом корреляционном анализе?
Прежде всего, мы рассмотрим фигуру волнового фронта, данные волнового фронта являются основой многих других функций анализа OpticStudio, таких как PSF, MTF и окружность в энергии (Encircled Energy).

При выполнении численных расчетов мы хотим сохранить симметрию зрачка и сохранить положение основного источника света в фактической точке в середине луча. Кроме того, нам необходимо определить центральную точку для алгоритма БПФ. Чтобы выполнить эти требования, нам необходимо определить центр зрачка в пространстве зрачка (называемого по-разному ближним полем или пространственным полем), а именно (n/2+1,n/2+1). Поэтому, если внимательно посмотреть на диаграмму волнового фронта, то можно увидеть, что все данные в крайнем левом столбце равны нулю.

Давайте рассмотрим анализ PSF. PSF — это результат квадрата волнового фронта после быстрого преобразования Фурье. FFT PSF

Мы видим, что PSF центрирована вокруг пикселя в (n/2,n/2), который является пикселем в (16,16). Это связано со способом вычисления FFT и определением направления в OpticStudio. Когда центральная точка сетки равна n/2+1 в одной области (например, пространственной), координата центральной точки в другой области (например, частотной области) равна n/2. Внимательный взгляд на рисунок ниже показывает, что данные в крайнем левом столбце и нижней строке пусты.

При расчете MTF MTF является функцией автокорреляции волнового фронта, а количество пикселей обычно вдвое больше, чем у графика волнового фронта (независимо от изменения осей координат). Поэтому для MTF OpticStudio сначала дополнит 32x32 точек данных до 64x64 точек данных с данными 0, а затем выполнит расчет самокорреляции. Для 3d FFT MTF (поверхностный FFT MTF) OpticStudio возведет в квадрат FFT перед волной, а затем вычислит его FFT. Другими словами, MTF является преобразованием Фурье PSF.

Получаем следующие результаты:

Вы можете видеть, что пиковая точка находится в точке с координатами (32,32) или в точке (n/2,n/2).OpticStudio определяет частотный интервал 3d FFT MTF, используя границу автокорреляционной функции 1/(лямбда*F/#), где лямбда — самая короткая длина волны в системе (если мы вычисляем результат для нескольких длин волн).OpticStudio фактически вычисляет частоту среза всех длин волн, умноженную на количество F, и масштабирует всю диаграмму на основе их максимальных результатов. Другие длины волн масштабируются в пространстве зрачка, чтобы позволить всем PSF производить выборку на том же расстоянии. Чтобы удвоить частоту среза, можно использовать ширину оптической передаточной функции (OTF) (выше графика 850,06 циклов/мм), затем результаты, деленные на 2 * n (MTF, вычисляющая количество пикселей после заполнения нулями), получают интервал между точками выборки.

Например, ширина OTF составляет 850,06 циклов/мм, а точка выборки составляет 32x32. Таким образом, интервал между точками составляет 850,06/64 = 13,282 циклов/мм. Центральная точка графика 3d FFT MTF расположена в координате (n/2,n/2)=(32,32), а соответствующая частота равна 0 на графике. Другими словами, пиксель 32-го столбца соответствует точке на оси X с частотой 0 циклов на мм. Столбец 33 соответствует пространственной частоте 13,282 циклов/мм, столбец 34 соответствует пространственной частоте 26,564 циклов/мм и т. д. Последний столбец, столбец 64, имеет соответствующую пространственную частоту 32*13,282 = 425,03 циклов/мм. Первый столбец соответствует пространственной частоте -31*13,282 = -411,748 циклов/мм.

Как и в случае с PSF, трехмерные диаграммы FFT MTF имеют данные о поведении в самом левом столбце и в самом нижнем пробеле. Поэтому данные с левой и правой сторон оси координат частоты не являются строго симметричными (то же самое верно для верхней и нижней сторон). Но имейте в виду, что каждые данные симметричны относительно «центра» системы координат частоты. Если рассмотреть «пиксель полуячейки» с левого или правого (сверху или снизу) края, то вся ширина действительно составляет 850,06 циклов на мм. Край пикселя конечного размера покрывает всю ширину, но центральные координаты каждого пикселя (на столбец или строку) вставляются на половину пикселя с каждой стороны.

Мы продаем оптом различные асферические оптические компоненты, в том числе Оптически точные стеклянные асферические линзы,прецизионные асферические линзы и многое другое.

Блог

Как Opticstudio делает выборку при расчете волнового фронта