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小型项目外包网站,wordpress 主题设计,网建是什么,水处理设备网站建设微透镜阵列zemax和MATLAB实现#xff08;用于光场相机#xff0c;波前传感器#xff0c;sensor#xff09;微透镜阵列这玩意儿在光学系统里就跟乐高积木似的#xff0c;随便组合就能玩出花来。今天咱们就手搓两个工具——Zemax做设计仿真#xff0c;MATLAB搞算法验证用于光场相机波前传感器sensor微透镜阵列这玩意儿在光学系统里就跟乐高积木似的随便组合就能玩出花来。今天咱们就手搓两个工具——Zemax做设计仿真MATLAB搞算法验证顺便聊聊光场相机里那些有趣的门道。先看Zemax怎么摆弄微透镜阵列。新建序列模式系统直接在非序列组件里插入Array对象。重点参数就三个单元透镜数量X/Y方向各20个间隔设成0.5mm得跟你的传感器像元尺寸匹配。透镜面型选个平凸透镜曲率半径要算清楚——比如用f2mm的透镜曲率半径R(n-1)*f假设材料是N-BK7直接敲入3.042mm。不过这里有个坑得注意在非序列模式下跑光线追迹时记得在探测器前加个负焦距的场镜。别问我怎么知道的上次没加场镜结果光斑全糊成一坨活生生把波前传感器搞成了抽象画生成器。切换到MATLAB这边咱们先整个相位生成脚本lambda 0.55e-3; % 波长毫米单位 pitch 0.5; % 微透镜间距 N 512; % 相位图分辨率 [xx,yy] meshgrid(linspace(-pitch/2,pitch/2,N)); phase zeros(N,N); for k 1:20 for m 1:20 x_center (k-10.5)*pitch; y_center (m-10.5)*pitch; r2 (xx-x_center).^2 (yy-y_center).^2; phase phase mod(2*pi*r2/(2*lambda*2), 2*pi); % f2mm end end imagesc(phase);colormap gray这个双重循环看着有点暴力其实每轮迭代都在生成单个微透镜的二次相位分布。mod运算处理相位包裹避免出现2π跳变。不过真要优化的话可以改用矢量化操作代替循环速度能快个二三十倍。当光场相机工作时每个微透镜背后都对应着sensor上的一个小区域。咱们可以模拟光线穿过阵列后的传播sensor zeros(2000,2000); % 假设20x20阵列对应2000x2000传感器 for ml_idx 1:400 % 总共400个微透镜 [ml_row, ml_col] ind2sub([20 20], ml_idx); % 每个微透镜对应100x100 sensor区域 patch sensor( (ml_row-1)*1001 : ml_row*100, (ml_col-1)*1001 : ml_col*100 ); % 这里插入具体的光场传播计算 % 比如角谱衍射或光线角度采样 end这种分块处理特别适合GPU加速把每个微透镜对应的计算丢给不同的CUDA core处理速度直接起飞。不过要注意内存分配别让显存炸了。说到波前传感核心在于从微透镜后的光斑位移反推波前斜率。假设我们抓取到某个微透镜下的光斑偏移了(Δx, Δy)那么对应的波前梯度gradient [delta_x, delta_y] * calibration_factor;这个标定因子需要事先用平面波标定本质上就是建立像素位移与波前斜率的换算关系。有意思的是当系统存在像差时不同位置微透镜的标定因子其实会有微小差异——这个发现让隔壁实验室的王师兄多水了三篇SCI。折腾下来最大的感悟是微透镜阵列就像光学系统的二维码既要保证单个像素点足够精致又得让整体排列严丝合缝。下次再搞光场相机标定时或许可以试试非均匀排布的阵列没准能在空间采样和角度采样之间找到新平衡点。