Т.Ю. НИКОЛАЕВА Научный руководитель: Н.В. ПЕТРОВ
advertisement
Т.Ю. НИКОЛАЕВА Научный руководитель: Н.В. ПЕТРОВ Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПОЛНЕНИЯ МАТРИЧНОГО ФОТОПРИЕМНИКА НА УГЛОВОЙ СПЕКТР ПЛОСКИХ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН Исследуется влияние коэффициента заполнения матричного фотоприемника на угловой спектр плоских монохроматических волн. Были исследованы осевые распределения интенсивности дифрагировавших волновых полей с учетом различных коэффициентов заполнения матричного фотоприемника. В настоящее время в связи с увеличением вычислительных мощностей получили развитие цифровые методы получения полной информации о волновом фронте. Преимуществами таких методов являются высокая чувствительность, быстрота получения данных о рассеянном световом поле и возможность их оперативной компьютерной обработки. Указанные выше методы применяются для восстановления голограмм [1], расчета фокусирующих элементов [2], восстановления итерационным способом рассеянных на объектах волновых полей [3]. Однако использование матричных фотоприемников в цифровых методах накладывает некоторые ограничения: низкое пространственное разрешение и конечный размер регистрирующей матрицы. Разрешающая способность таких методов ограничивается размером пикселя регистрирующей матрицы используемого фотоприемника. Одним из важнейших параметров, определяющим характеристики фотоприемников, является коэффициент заполнения матричного фотоприемника (филл-фактор), определяемый как S FF d , S pixel где S d - площадь фоточувствительной области, S pixel x2 - площадь фотоячейки, x - размер пикселя: [4]. В фоточувствительных матрицах важными элементами являются как фоточувствительные ячейки, так и сами схемы считывания и обработки сигнала, которые должны занимать как можно меньшую часть каждой фотоячейки. Чем ниже коэффициент заполнения матричного фотоприемника, тем менее чувствительным он является. В работе исследуется филл-фактора матричного фотоприемника на регистрируемые с его помощью распределения интенсивности. Продольные картины дифракции на границах простейших апертур могут быть проинтерпретированы как наглядные иллюстрации к модели распространения углового спектра плоских волн. В случае произвольного полупрозрачного объекта каждую его точку можно рассматривать как источник излучения набора плоских волн с различными пространственными частотами. Более высоким пространственным частотам соответствует больший угол относительно оптической оси. Предельная величина регистрируемых пространственных частот, ограничена шагом дискретизации на объекте. Именно это и наблюдается на осевых распределениях интенсивности, но лишь для двух крайних точек – границ апертуры. Изменения значения коэффициента заполнения отражаются на осевом распределении интенсивности, что можно отследить с помощью численного моделирования (рис. 1). Рис. 1. Осевые распределения интенсивности за круглой диафрагмой. Слева – без учета филл-фактора (FF =1). Справа – с учетом филл-фактора: FF=0,75 С учетом коэффициента заполнения становятся различимы максимумы, образующиеся при пересечении высоких пространственных частот. Для схождения результатов полученных цифровыми методами и экспериментально, при моделировании оптических процессов необходимо учитывать коэффициент заполнения матричного фотоприемника. Список литературы 1. Kreis T. Handbook of holographic interferometry. Optical and digital methods. Wiley, 2005. 2. Методы компьютерной обработки изображений /под ред. В.А. Сойфера. М.: Физматлит, 2003. 3. Налегаев С.С., Петров Н.В., Беспалов В.Г. Итерационные методы решения фазовой проблемы в оптике и их особенности. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. 6(82). С.30-35. 4. Holst. G. Imaging system fundamentals. Optical Engineering. 2011. V.50(5). 052601.
