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    [技术]FRED应用:MTF的计算 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-11-14
    描述 c)A{p  
    br0++}vwL  
    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。 rg{9UVj  
    lW(px^&IN  
    建立系统 ;Ra+=z}>  
    [8Qro8  
    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。 vfl5Mx4  
    m;D- u>o  
    {}QB|IH`  
    :=8t"rO=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。 Ux#x#N  
    nPs7c %  
    )ZBY* lk9  
    ] )F7)  
    y_HN6  
    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。   NvHJ3>"%  
    Q>R>R*1.j  
    Ov UI@,Ef  
    AgRjr"hF*e  
    ,_X /Gb6)  
    >0dv+8Mn  
    >IX/< {);M  
    Zum0J{l h  
    Kh4$ wwn  
           ' j6gG  
    分析 C=s1R;"H  
    这个系统的点扩散函数: aB]m*~  
    •    Log (Normal PSF) 'Fs)Rx}\0  
    •    λ = 0.55 mm o/C\d$i'  
    •    0.32 waves 3rd order spherical &q`q4g&7  
    •    EPD = 10 mm @&]#uRl|[  
    •    f/# = 9.68 ;U<rc'qE  
    点扩散函数如下图:     \~ BDm  
    H)aQ3T4N5  
    =7m}yDs6$  
    { .*y  
    系统的点扩散函数是: Z0`T\ay  
    •     Log (Normal PSF) E;d7ch  
    •     λ = 0.55 mm ?%VI{[y#>  
    •     1 wave 3rd order spherical M;0]u.D*=  
    •     EPD = 13.31 mm yA)(*PFz  
    •     f/# = 7.27 >yXN,5d[  
    点扩散函数如下图: UG'bOF4  
    zNY)'  
    #-8\JEn  
           (ewe"N+  
    演算 }BiiE%a  
    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:       -tnQCwq#  
    Oky**B[D'  
    {8R"O{  
      
    *26334B.R  
    在这个等式中变量定义如下: })w*m  
    •     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) 'S[++w?Qq  
    •     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) T \CCF  
    •     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx +4\U)Z/\  
    •     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); RZe'Kw -  
    •    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[8in   
    •   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) >6oOZbUY0  
    •    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) p-%|P ]&  
    •    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 t6BHGX{o  
    •    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 oQv3GpO  
    •    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) oG7q_4+&  
    •     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) kNT}dv]<  
    •     F == focal length(焦距 Kf 2jD4z}  
    •     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) /t6X(*xoy  
    比较 O$kq`'9  
    在下图中: AW#<i_Ybf  
    透镜EPD=10mm d*oUfiW  
    截止频率=184lp/mm 8vuCc=  
    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。     QZX~T|Ckv  
    1xU3#b&2tC  
    +fx8muz:y  
    ( Y+N@d  
    在下面的图表中: |v[Rp=?]  
    透镜EPD=13.31 mm bu&t'?z x!  
    截止频率=250 lp/mm p#SY /KIw  
    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 #wc \T  
    M7>(hVEAW'  
    3x~{QG5Gn  
    n6(i`{i  
    增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 x f4{r+  
    ]I/Vbs  
    9'x)M?{8  
    83cW=?UgA  
    则可以看到表面粗糙对MTF的影响: h;V,n  
    r-kMLw/)  
     
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