Метод быстрой оценки функции рассеяния точки для анализа и визуализации характеристик проектируемой оптической системы

Ван Янь, Д. Д. Жданов, И. С. Потемин, А. Д. Жданов, Н. Б. Дерябин


Аннотация: В работе рассматривается возможность использования двухуровневого представления геометрии поверхностей свободной формы для ускорения трассировки лучей и повышения устойчивости результатов трассировки для случаев «неестественного» распространения лучей, например, при анализе рассеянного света в оптических системах. В качестве поверхностей свободной формы рассматривались поверхности, заданные полиномами высокого порядка (до 34-го порядка), а также полиномами Якоби. Проведен анализ и выявлены недостатки представления данной геометрии в явном виде и в виде треугольной сетки. Предложен метод двойного представления геометрии в виде грубой треугольной сетки и исходного аналитического выражения. На базе библиотеки Embree были разработаны методы трассировки лучей для геометрических поверхностей, имеющих двойное представление. Разработанные методы показали значительное ускорение процесса трассировки лучей при сохранении точности и высокой стабильности вычислений. В работе приводятся результаты расчета функции рассеивания точки и бликов для объективов с асферическими поверхностями, заданными полиномами Якоби.

Ключевые слова: трассировка лучей, асферическая поверхность высокого порядка, функция рассеяния точки.