Компьютерное моделирование дифракционных изображающих линз с использованием гиперспектральных изображений
Автор: Харитонов Сергей Иванович, Фурсов Владимир Алексеевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 5 т.47, 2023 года.
Бесплатный доступ
Мы предлагаем компьютерную технологию моделирования процесса формирования оптических изображений дифракционной изображающей линзой. Центральная идея технологии состоит в том, чтобы оценивать качество оптики путём сопоставления входного и выходного изображений по критериям, принятым в обработке изображений. Для этого на вход подаются, а на выходе формируются гиперспектральные изображения одинакового разрешения. При большом числе спектральных компонентов обеспечивается достаточно точное воспроизведение эффектов, связанных с зависимостью коэффициента преломления от длины волны. Для сравнения входного и выходного изображений по показателю PSNR осуществляется «сборка» обычных трёхкомпонентных RGB-изображений с использованием стандартных функций соответствия во всем оптическом диапазоне. Приводятся результаты исследования зависимости показателя PSNR от основных параметров оптической системы: фокусное расстояние, линейная апертура и количество учитываемых дифракционных порядков.
Дифракционная изображающая линза, моделирование изображений, геометрическая оптика, гармоническая линза
Короткий адрес: https://sciup.org/140301841
IDR: 140301841 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1274
Список литературы Компьютерное моделирование дифракционных изображающих линз с использованием гиперспектральных изображений
- Davis A, Kuhnlenz DF. Optical design using Fresnel lenses. Basic principles and some practical examples. Optik und Photonik 2007; 2(4): 52-55.
- Thieme J. Theoretical investigations of imaging properties of zone plates using diffraction theory. In Book: Sayre D, Kirz J, Howells M, Rarback H, eds. X-Ray Microscopy II. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 1988: 70-79.
- Takeuchi A, Uesugi K, Suzuki Y, Tamura S, Kamijo N. High-resolution X-ray imaging microtomography with Fresnel zone plate optics at SPring-8. Proc 8th Int Conf X-ray Microscopy IPAP Conf Series 2005; 7: 360-362.
- Heide F, Rouf M, Hullin MB, Labitzke B, Heidrich W, Kolb A. High-quality computational imaging through simple lenses. ACM Trans Graph 2013; 32(5): 149.
- Genevet P, Capasso F, Aieta F, Khorasaninejad M, Devlin R. Recent advances in planar optics: from plasmonic to dielectric metasurfaces. Optica 2017; 4(1): 139-152.
- Soifer VA, ed. Computer design of diffractive optics. Woodhead Publishing Ltd; 2012. ISBN: 978-1-84569-635-1.
- Kazanskii NL, Khonina SN, Skidanov RV, Morozov A, Kharitonov SI, Volotovskiy SG. Formation of images using multilevel diffractive lens. Computer Optics 2014; 38(3): 425434. DOI: 10.18287/0134-2452-2014-38-3-425-434.
- Skidanov RV, Doskolovich LL, Ganchevskaya SV, Blank VA, Podlipnov VV, Kazanskiy NL. Experiment with a diffractive lens with a fixed focus position at several given wavelengths. Computer Optics 2020; 44(1): 22-28. DOI: 10.18287/2412-6179-C0-646.
- Evdokimova VV, Petrov MV, Klyueva MA, Zybin EY, Kosianchuk VV, Mishchenko IB, Novikov VM, Selvesiuk NI, Ershov EI, Ivliev NA, Skidanov RV, Kazanskiy NL, Nikonorov AV. Deep learning-based video stream reconstruction in mass-production diffractive optical systems. Computer Optics 2021; 45(1): 130-141. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-834.
- Kharitonov S, Fursov V. Computer simulation of image formation by diffraction lens. Optical Memory and Neural Networks 2022; 31(1): S31-S37. DOI: 10.3103/S1060992X2205006X.
- Bobrov ST, Greisukh GI, Tyrkevich YuG. Optics of dif-fractive elements and systems [In Russian]. Leningrad: "Mashinostroenie" Publisher; 1986.
- Greisukh GI, Bobrov ST, Stepanov SA. Optics of diffrac-tive and gradient-index elements and systems. Bellingham: SPIE Press; 1997. ISBN: 978-0-8194-2451-8.
- Golub MA, Doskolovich LL, Kazanskiy NL, Kharitonov SI, Soifer VA. Computer generated diffractive multi-focal lens. J Mod Opt 1992; 39(6): 1245-1251. DOI: 10.1080/713823549.
- Kazanskiy NL. Modeling diffractive optics elements and devices. Proc SPIE 2018; 10774: 107740O. DOI: 10.1117/12.2319264.
- Kazanskiy N, Ivliev N, Podlipnov V, Skidanov R. An airborne Offner imaging hyperspectrometer with radially-fastened primary elements. Sensors 2020; 20(12): 3411. DOI: 10.3390/s20123411.
- Rastorguev AA, Kharitonov SI, Kazanskiy NL. Modeling of image formation with a space-borne Offner hyperspectrometer. Computer Optics 2020; 44(1): 12-21. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-644.
- Rastorguev AA, Kharitonov SI, Kazanskiy NL. Numerical simulation of the performance of a spaceborne Offner imaging hyperspectrometer in the wave optics approximation. Computer Optics 2022; 46(1): 56-64. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1034.
