光学成像仿真:基于MATLAB的2N透镜阵列建模工具

资 源 简 介

该MATLAB项目实现了一个可配置的2N透镜阵列光学仿真系统。工具支持自定义阵列参数建模,可计算光线传输路径并模拟像平面光场叠加效应。适用于复杂光学系统的成像性能分析与优化设计。

详 情 说 明

基于2N透镜阵列的光学成像系统仿真模型

项目介绍

本项目是一个先进的光学成像系统仿真工具，专门用于模拟由2N个透镜组成的阵列系统对入射光场的完整成像过程。通过光线追迹算法和菲涅尔衍射计算，该模型能够精确模拟复杂透镜阵列的光学特性，为光学系统设计、性能分析和优化提供强大的计算平台。

功能特性

• 灵活的光学结构构建：支持根据输入的阵列参数构建任意排布的透镜组光学结构
• 精确的光线传输计算：采用光线追迹算法计算光线通过每个透镜元件的传输变换
• 完整的光场模拟：模拟光场在像平面的叠加效应，提供真实的成像结果
• 丰富的可视化功能：支持显示成像结果和光路传播路径的可视化
• 专业的性能分析：集成点扩散函数(PSF)和光学传递函数(MTF)分析模块
• 高效的计算优化：针对大规模阵列仿真进行并行计算优化

使用方法

输入参数设置

1. 光学参数配置：设置透镜焦距数组、孔径直径、透镜间距等基本光学参数
2. 光源设置：定义光源波长、入射角度、光场分布模式（点光源/平面波等）
3. 阵列配置：选择透镜排列方式（矩形/六角形阵列）、设定阵列规模N值
4. 采样参数：调整空间采样点数、仿真区域大小以确保计算精度

运行仿真

执行主程序启动仿真过程，系统将自动完成光线追迹、衍射计算和成像分析。

结果分析

• 查看像平面光强分布二维矩阵
• 分析系统分辨率和调制传递函数(MTF)曲线
• 观察光路传播动画和点扩散函数三维图
• 导出成像数据的MAT格式保存文件用于后续处理

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上（大规模仿真需要16GB以上）
• 支持并行计算工具箱以发挥最佳性能

文件说明

主程序文件实现了系统的核心仿真流程，包括光学参数解析、透镜阵列构建、光线追迹计算、衍射效应模拟、成像结果生成以及性能指标分析等功能模块，通过协调各子模块完成从光场输入到成像输出的完整仿真过程。