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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 mW8CqW\Q5  
    7Zu!s]t  
    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。 ~01r c  
    ,~G _3Oz  
    建立系统 fRrHWE+  
    {b/AOR o  
    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。 i7fpl  
    U}Xc@- \ ?  
    z+-k4  
    g4Hq<W"  
    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。 Qr0JJoHT  
             sU bZVPDr  
         <o?qpW$,>  
                   8<.KWr  
    光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。 )2^OBfl7  
    k9R1E/;  
    ZibHT:n  
    UBC[5E$  
    ]E=JUYf0  
    /;.M$}Z>`  
    ARU,Wtj#  
    a-QHm;_S  
    ^Gd <miw  
        
    89 fT?tT  
    分析 JHO9d:{-  
    dr/!wr'&hS  
    这个系统的点扩散函数: hgVwoZ{`]  
      •    Log (Normal PSF) /pb7  
    •    λ = 0.55 mm cJ[n<hTv  
    •    0.32 waves 3rd order spherical Zs{ `Yf^Q  
    •    EPD = 10 mm ^`dp!1.+  
    •    f/# = 9.68 8u+ (+25  
    点扩散函数如下图: >T!n* -Zn  
    <:&w/NjbI  
    A>k+ 4|f  
           Kw?,A   
    /VJ@`]jhDf  
    系统的点扩散函数是: 7<1Y%|x`  
    •     Log (Normal PSF) C)ChF`Ru':  
    •     λ = 0.55 mm 1m ![;Pg3  
    •     1 wave 3rd order spherical 6Jj)[ R\5=  
    •     EPD = 13.31 mm ,2kWj7H%7  
    •     f/# = 7.27 ?2=c'%w7  
    点扩散函数如下图: uNRGbDMA=  
    nK96A.B%p  
    u YH{4%  
    `b%/.%]$  
    演算 fO(.I  
    vMC;5r6*d  
    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: #o^E1cI  
               9X*q^u  
    (wA|lK3  
    49kY]z|"w  
    在这个等式中变量定义如下: _@RW7iP>  
    •     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) A!^,QRkRN  
    •     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) mV4} -  
    •     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx OVivJx  
    •     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); em W#ZX  
    •    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, ...) .g|pgFM?  
    •   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) m3|,c[M1  
    •    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) rB7(&(n>^  
    •    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 -pjL7/gx  
    •    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 tr'95'5W.  
    •    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) dm 2_Fj  
    •     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) RE7[bM3a  
    •     F == focal length(焦距 hZJ Nh,,w  
    •     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) v~xG*e  
    iFDQnt [t  
    比较 ! TRiFD  
    "xO`&a{  
    在下图中: +_ G'FD  
    透镜EPD=10mm <T&$1m{  
    截止频率=184lp/mm ~\kRW6  
    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。 SB F3\  
         :g\qj? o  
    nh8h?&q|  
    在下面的图表中: ;x7SY;0*  
    透镜EPD=13.31 mm 3NJH"amk  
    截止频率=250 lp/mm TfxKvol'  
    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 !C+25vup  
         EfUo<E  
    vLC&C-f  
    h FjW.~B  
    杂散光对评价函数的影响
    Y/hay[6  
    Y}[r`}={  
    增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 m[7a~-3:J  
    '1{~y3  
    dG|\geD  
    %8-S>'g'  
    则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 5 QT9  
    1|]-F;b  
    un/R7 "  
    +GGj*sD  
    "8rP?B(  
    QQ:2987619807 ae<KUThm.  
     
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