色彩补偿与暗通道在水下图像复原中的包围圆能量分析

在Zemax光学设计软件的手册中，第8.9节详细介绍了“包围圆能量”的概念。包围圆能量是一种用于分析光线传播过程中能量分布的方法，特别适用于水下图像复原，通过展示不同距离到主光线或物体像点重心的能量占比，帮助理解光的传播特性。这一功能主要用于评估光的衍射效应，其计算形式可以根据选择设定为径向、X方向、Y方向或矩形包围圆。 设置参数包括： 1. **采样**：控制数据采样的细节，类似于MTF（调制传递函数）的描述。 2. **类型**：指定包围圆能量的计算形式，选择不同的计算模式。 3. **最大距离**：指定包围圆的范围，以微米为单位，若选择默认值则输入0。 4. **使用虚线或实线**：根据显示设备的不同，可以选择线型表示方式。 5. **参考点**：选择参考点，如主光线或重心光线。 6. **波长**：指定计算过程中涉及的光波数量。 7. **视场数**：计算特定视场内的包围圆能量。 8. **显示衍射极限**：如果勾选，会考虑孔径和共轴视场，提供更精确的结果。 9. **惠更斯函数**：选择此选项可以使用更精确但计算速度较慢的惠更斯点扩散函数计算PSF（点 Spread Function），适用于非理想系统条件。 10. **偏振状态**：仅在ZEMAX-EE版本中可用，用于考虑偏振光的传播。 衍射包围圆能量的计算精度受光程差（OPD）误差、斜率以及采样密度的影响。如果采样不足，ZEMAX可能会显示“超出范围”的警告。这部分内容与FFT（快速傅立叶变换）和惠更斯方法的讨论紧密相关，强调了这些技术在实际应用中的局限性和优化方法。 章节中还介绍了其他光学设计中常见的术语和概念，如角放大率、切迹、后焦距、基面等，这些都是理解和设计复杂光学系统的基础。此外，手册还包括了关于透镜单位、非近轴系统、像空间参数、工作F/#等的详细解释，为用户提供了丰富的设计指导和理论背景。 Zemax的包围圆能量功能是设计者在处理光学系统时的重要工具，它有助于理解光的行为并优化图像质量，尤其是在水下成像这类需要特殊补偿的场景中。通过熟练掌握这些设置和概念，用户可以更有效地利用Zemax进行精确的光学设计。