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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 @*!8  
iFpJ /L  
FRED可以计算一个给定系统的MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 S)p1[&" M  
%I?uO( @  
建立系统 U }xRvNz  
LLCMp3qBz  
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。 u|i.6:/=  
aO6w :IO  
F`+}p-  
Y=\;$:L[  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 bfhap(F~(e  
h9$Ov`N(%  
Q`'w)aV  
r+ k5Bk'  
6o!+E@V b  
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。   {p-&8-  
\$W>@w0  
}GRZCX>  
!-)Hog5\  
>Ta|#]{  
(w `9*1NO  
]+Ik/+Nz  
c/%i,N\5  
@WEDXB  
       3%p^>D\  
分析 AQ7w5}g+V  
这个系统的点扩散函数: V]&0"HX2r!  
•    Log (Normal PSF) #|ETH;HM  
•    λ = 0.55 mm 1U^;fqvja  
•    0.32 waves 3rd order spherical \c(R#*0,  
•    EPD = 10 mm +O8rjVg)  
•    f/# = 9.68 U8m/L^zh  
点扩散函数如下图:     2M1}`H\  
;Hk{bz(  
f_I6g uDPz  
jv_z%`  
系统的点扩散函数是: Q+YYj  
•     Log (Normal PSF) ?H3Ls~R  
•     λ = 0.55 mm ^M_0M  
•     1 wave 3rd order spherical 1 CXO=Q  
•     EPD = 13.31 mm `o4alK\  
•     f/# = 7.27 mO%F {'  
点扩散函数如下图: .W>LEz'  
%PW_v~sg  
x/7kcj!O  
       ZgarxV*  
演算 }g&A=u_2  
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:       R+}7]tva6C  
KsVN<eR{  
uI lm!*0  
  
~?E.U,R  
在这个等式中变量定义如下: qJN!L))  
•     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) ->_rSjnM{  
•     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) p$.m=+K~  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx oU"!"t  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); \7]0vG  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) x)GpNkx:  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) iX (<ozH  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ; D'6sd"  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 pg0Sq9qCN  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 wX/0.aZ|  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) xs?Ska,N  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) CmP_9M?ce  
•     F == focal length(焦距) ?5VPV9EX  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) v_G1YC7TU  
比较 |k,M$@5s  
在下图中: r8%"#<]/  
透镜EPD=10mm rD_\NgVAs  
截止频率=184lp/mm sQ"; t=yC  
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。     ; ,9:1.L  
k7ye,_&>  
q# C;iK4  
b';oFUU>Q  
在下面的图表中: ^L4"X~eM  
透镜EPD=13.31 mm FW=`Fm@z%%  
截止频率=250 lp/mm JiN>sEAM  
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 ~S\y)l\wZ  
.30eO_msK  
+%sMd]$,n  
 2-$O$&s.  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 GUDz>(  
<Dk6o`7^N  
3%~c\naD?O  
K&'Vd@  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: x u<oQBt  
|X47&Y  
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