什么是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF?
這篇文章講述了:什么是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)、點(diǎn)列圖、快速傅里葉變換計(jì)算的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(FFT PSF)、惠更斯算法計(jì)算的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(Huygens PSF)
這里的采樣是指對(duì)射向系統(tǒng)入瞳處的網(wǎng)格分布光線的采樣率。OpticStudio會(huì)自動(dòng)設(shè)置顯示網(wǎng)格的尺寸比采樣網(wǎng)格大一倍,并將超出入瞳區(qū)域的數(shù)據(jù)用零代替。因此PSF的分析結(jié)果顯示的點(diǎn)要比網(wǎng)格采樣點(diǎn)多4倍。如果系統(tǒng)像差很小,則我們感興趣的區(qū)域?qū)⒓性趫D表的中心。為了減少顯示這些近似等于零的數(shù)據(jù),我們選擇顯示網(wǎng)格為較小的尺寸。 在分析參數(shù)設(shè)置中可以使用多種網(wǎng)格尺寸來(lái)顯示同樣的PSF數(shù)據(jù),可以設(shè)置如下圖所示參數(shù): 顯示網(wǎng)格的尺寸為128x128,視場(chǎng)編號(hào)為2,類(lèi)型為對(duì)數(shù),顯示為偽彩色圖。其分析結(jié)果如下圖所示: 惠更斯PSF 從概念上講,惠更斯PSF通過(guò)將點(diǎn)列圖上每一根光線轉(zhuǎn)換為一個(gè)小的平面波;叵胍幌,光線可以模擬一個(gè)小區(qū)域的平面波,因此光線在各向同性介質(zhì)中與波前垂直。由光線模擬的平面波擁有振幅、相位和傳播方向這三個(gè)參數(shù)。因此像面上的總輻照度分布可以考慮為所有追跡光線所代表的平面波的相干疊加。對(duì)所有光線的積分可以直接得到衍射PSF。 OpticStudio中大多數(shù)衍射效應(yīng)是基于標(biāo)量衍射理論的(F數(shù)不會(huì)很小),但惠更斯算法在“使用偏振(Use Polarization)”開(kāi)啟時(shí)可以考慮電場(chǎng)的矢量特性。所有基于惠更斯算法的分析都全面考慮了偏振向量和偏振相位引入的像差。這一算法通過(guò)分別計(jì)算偏振電場(chǎng)的Ex,Ey,Ez分量,然后進(jìn)行非相干疊加。和計(jì)算其他相位差一樣,惠更斯算法會(huì)計(jì)算電場(chǎng)中每一個(gè)正交分量引入的偏振相位差。 實(shí)際上所有光學(xué)系統(tǒng)都滿足進(jìn)行惠更斯PSF計(jì)算的前提假設(shè): 采樣率足夠高以準(zhǔn)確模擬PSF 惠更斯PSF不是基于FFT進(jìn)行計(jì)算的。雖然計(jì)算速度方面惠更斯PSF通常要比FFT PSF慢,但是在不滿足FFT PSF前提假設(shè)的情況下惠更斯PSF要更加準(zhǔn)確。使用FFT PSF假設(shè)有問(wèn)題從而需要使用惠更斯PSF的情況有: 像面與主光線的垂直面存在明顯傾斜 出瞳相對(duì)于入瞳存在明顯的畸變 |
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