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    [分享]MTF计算 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-13
    描述 #<k L.e[  
    Mcfqo0T-  
    FRED可以计算一个给定系统MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 5IJm_oy  
    0hB9D{`,{  
    建立系统 >DSD1i+N  
    9!u&8#i  
    这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 >bUxb-8  
    S!@h\3d8{  
    PZ[hH(EX  
    .gP}/dj  
    光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 CUI\:a-   
             9V0@!M8S  
         xro%AM  
                   O>tz;RU  
    光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。 S@^o=B]]  
    I8%Uyap{  
    _+*+,Vx  
    >gSiH#>  
    Z.$)#vM5  
    P~^VLnw  
    bSvr8FY3d  
    D~T;z pS  
    q?0&&"T}  
        
    - xE%`X  
    分析 5oTj^W8M(  
    |]UR&*  
    这个系统的点扩散函数: !V O^oD7  
      •    Log (Normal PSF) P ?A:0a  
    •    λ = 0.55 mm t E(_Cg  
    •    0.32 waves 3rd order spherical NfsF'v  
    •    EPD = 10 mm @lhjO>@#I  
    •    f/# = 9.68 Bid+,,  
    点扩散函数如下图: vAt ]N)R  
    $Le|4Hj  
    EpUBO}q]  
           O]cuJp  
    *m6h(8(7Z  
    系统的点扩散函数是: W&Xm_T[ Q  
    •     Log (Normal PSF) &$NYZ3?9  
    •     λ = 0.55 mm oksAQnQe  
    •     1 wave 3rd order spherical vhE^jS<Tg  
    •     EPD = 13.31 mm (CR]96n  
    •     f/# = 7.27 h#~\-j9>  
    点扩散函数如下图: 0@LC8Bz+'  
    d9Uv/VGp  
    k esuM3  
    6 qK`X  
    演算 1a]QNl_x  
    `)TuZP_)  
    为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求: mzm{p(.  
               4r tNvf5`  
    E]c0+rh~  
    >)*0lfxTZ  
    在这个等式中变量定义如下: *o}7&Hw#9f  
    •     Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素数用于照度分布函数) :x[SV^fw[  
    •     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) ?8!\VNC.  
    •     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx #D ]P3  
    •     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); PR3&LI;B*  
    •    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) ]S+KH \2  
    •   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) 9$s~ `z)  
    •    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) q(\kCUy!  
    •    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 xRbtiFk9H  
    •    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 L]Dq1q8`  
    •    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) B*OBXN>'P  
    •     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) bR'UhPs-8;  
    •     F == focal length(焦距 Id^)WEK4  
    •     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) :-tMH02c  
    lnQY_~s  
    比较 V: n\skM  
    i5#4@ 4aC  
    在下图中: ,lDOo+eE%:  
    透镜EPD=10mm `q m$2  
    截止频率=184lp/mm PrhGp _5  
    图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。 :6jh*,OHZl  
         ~s2la~gu  
    uJSzz:\  
    在下面的图表中: 8 -YC#&  
    透镜EPD=13.31 mm k"F\4M  
    截止频率=250 lp/mm '1"vwXJ"  
    图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm ^i!I0Q2yd  
         a`6R}|ZB  
    ^t Y _ q  
    c&'5r OY~  
    杂散光对评价函数的影响
    gTb%c84  
    fL~@v-l#~  
    增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 yrG=2{I  
    F$@(0c  
    .&2~g A  
    )1gOO{T]h?  
    则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 2" u,f  
    \49s;\I]  
    )x3p7t)#  
    ihd^P]  
    QxT\_Nej*n  
    QQ:2987619807 H>F j  
     
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