Задачи компьютерной оптики

Задачи компьютерной оптики [1,2] [c.179]

Обладая уникальными по сравнению с классическими оптическими элементами качественными характеристиками [23], элементы компьютерной оптики находят широкое применение для решения различных задач, возникающих при построении систем сбора, передачи и хранения информации, в частности, теле- [c.455]

Термин "компьютерная оптика" является относительно новым и не приобрел еще строгого определения. Разные авторы очень часто вкладывают в него различное содержание. Можно сказать, что в самом широком смысле слова "компьютерная оптика" - это компьютеры в оптике и оптика в компьютерах. Сюда относятся численные решения задач дифракции и фокусировки излучения, автоматизированное проектирование и гибкое автоматизированное производство оптических систем, обработка изображений, оптический вычислительный эксперимент, оптические процессоры и запоминающие устройства, цифровая голография. [c.178]

Существо подхода к созданию элементов компьютерной оптики состоит в следующем. Оптический элемент, работающий на пропускание или на отражение излучения, характеризуется амплитудно-фазовой функцией пропускания или отражения. Эта характеристика должна быть определена, исходя из решаемой задачи преобразования волнового поля. Для простейших случаев может быть известно ее аналитическое выражение, например, фазовая функция сферической или цилиндрической линзы. В общем же случае требуется применение ЭВМ для определения характеристики оптического элемента. При этом ЭВМ может использоваться как для численных расчетов в рамках прямой задачи, так и для решения обратных задач. Таким образом, на этапе проектирования, компьютер используется для определения характеристики создаваемого оптического элемента. [c.179]

В природе нам не известны генераторы эталонных поперечных мод, подобные генераторам монохроматического излучения. Отсутствуют также оптические элементы, подобные призмам и дифракционным решеткам, но предназначенные для проведения поперечно-модового анализа. Таким образом, компьютерная оптика восполняет существенный пробел путем создания искусственных эталонов физических величин по их математическим моделям. Вполне возможно, что в дальнейшем будут открыты новые физические явления и созданы соответствующие приборы без применения компьютеров. Однако, это уже ни в коей мере не повлияет на оценку роли компьютерной оптики в задаче анализа и формирования поперечно-модового состава излучения. [c.204]

Как было показано, вывод различных форм коэффициентов аберрации является скучной и утомительной работой. Все отдельные операции вычислений элементарны, но объекты операций очень громоздки. Это типичная компьютерная задача. Действительно, компьютеры способны выполнять алгебраические преобразования, интегрирование по частям и другие элементарные операции ле только численно, но также и в символьной форме. Когда требуется вычислить релятивистский коэффициент или коэффициент аберрации высшего порядка, естественно использовать для этого компьютер. В случае нетрадиционных линз это даже более удобно [146] (мультиполи, высокочастотные поля, линзы с необычной симметрией), так же как и в случае сложных линзовых систем, детекторов и других элементов электронной оптики. [c.278]

Один из способов оценить роль оптических соединений в компьютерных системах состоит в том, чтобы сравнить различные архитектуры параллельной обработки, оценивая степень сложности выполняемых задач. На рис. 9.2 изображен модифицированный вариант схемы из работы [4], иллюстрирующей потенциальные возможности оптических межэлементных соединений как функцию их числа. Из рисунка становится очевидным, что от оптики можно ожидать выполнения все более значительных задач по мере увеличения степени параллелизма обработки. Диаграмма также указывает, что степень сложности каждого обрабатывающего элемента имеет тенденцию к уменьшению по мере роста числа межэлементных соединений. В конечном итоге обрабатывающие элементы сводятся к простым вентилям, и структура обработки становится все ближе к области чисто комбинационной логики. Именно такими свойствами обладают системы, рассмотренные в данной главе. В данном случае системы не обладают памятью в традиционном смысле. И тем не менее двух- или трехуровневые комбинационные логические матрицы, позволяющие образовать логически полные наборы функций и реализовать обычную логику, могут быть классифицированы либо как устройство памяти с адресацией к месту хранения информации, либо как устройство памяти с адресацией к содержимому [5, 6]. Эти виды устройств также [c.239]

Формула (4.35) играет фундаментальную роль в задачах распространения световых волн через атмосферу, выделенных в самостоятельную науку — атмосферную оптику. На рис. 4.17 а) приведены результаты компьютерного моделирования мгновенного изображения здания Московского университета, рассматриваемого через турбулентную атмосферу в подзорную трубу с расстояния в 20 километров. С течением времени это изображение, разумеется, будет хаотически меняться. Однако при известном распределении флуктуаций показателя преломления с помощью компьютерных методов обработки изображений можно устранить турбулентные искажения (рис. 4.17 б). [c.76]

Проведение натурных экспериментов в компьютерной оптике. Для ввода оптических изображений в цифровую память можно использовать разнообразные преобразователи оптического сигнала в электрический телевизионные трубки на основе видиконов, фотодиодные матрицы, ПЗС-матрицы. Электрический сигнал затем должен быть преобразован в цифровой код. Основная трудность состоит в разработке цифровых методов анализа оптических сигналов. Здесь опять, как и в за цаче синтеза ДОЭ, мы сталкиваемся с необходимостью обрабатывать на ЭВМ двумерные массивы чисел и решать некорректные обратные задачи. Решение осложняется тем, что зарегистрированный и записанный в память ЭВМ двумерный сигнал содержит, помимо полезной информации, различного рода погрешности возм тцения и искажения. Причин для появления мешающих факторов много это неравномерность освещения регистрируемого изображения, вибрации, колебания напряжения в регистрирующей аппаратуре, квантование непрерывного сигнала и т.п. [c.45]

Данный раздел посвящен детальному рассмотрению концепции мод когерентного излучения, а также модовых свойств, существенных при компьютерном синтезе ДОЭ, согласованных с комплексными амплитудами модовых функций. Будет показано, что использование свойств мод лазерного излучения и методов компьютерной оптики позволяет решать как важнейшие фундаментальные физические задачи, так и прикладные, например задачи повышения пропускной способности линий оптической связи. [c.394]

Формирование эталонного во,ппового фронта ст будем производить из светового пучка Е согласно схеме (рис. 8.5), основным элементом которой является компенсатор К с зонированным прозрачным микрорельефом, выполненным по технологии компьютерной оптики па плоской подложке. Задачей компенсатора является создание постоянной фазы на поверхности <т, вершина которого отстоит на расстояние I от К (см. рис. 8.5). Зададим а уравнением [c.544]

Огромные возможности открывает компьютерная оптика для получения оптических элементов, позволяющих корректировать амплитудно-фазовое распределение поля в световых пучках. Такого рода корректоры позволяют сформировать волновой фронт заданной формы. К числу корректоров принадлежат, в частности, компенсаторы- элементы, преобразующие плоский или сферический волновой фронт в асферический произвольного порядка. Основное назначение компенсаторов - контроль оптических поверхностей. При этом компенсатор формирует эталонный волновой фронт для интерферометрического исследования изготавливаемой оптической поверхности или же играет роль "нулевой линзы", сводя асферическую задачу к сферической. [c.193]

Излагаются основы компьютерного синтеза дифракционных оптических элементов (ДОЭ) с широкими функциональными возможностями. Обсуждаются методы получения зонированных пластинок со сложным профилем зон. Значительное внимание уделено математическим моделям и методам расчета ДОЭ геометро-оптическому расчёту, итеративным и градиентным алгоритмам, строгому электромагнитному подходу к расчёту ДОЭ. Рассмотрены различные типы ДОЭ фокусаторы, моданы, формирователи лазерных пучков с инвариантными свойствами, многопорядковые дифракционные решетки, аксиконы и многофокусные линзы. Все эти ДОЭ находят применение в задачах фокусировки ла зерного излучения, в лазерных системах с волоконной и интегральной оптикой, а также в задачах оптической обработки информации. Освещены проблемы дискретизации и квантования в дифракционной оптике и особенности применения различных технологий создания фазового микрорельефа. [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...