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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 9=p/'d8  
NrWgaPO)i  
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。 8\$ u/(DX  
Zo T8  
建立系统 Ks\\2$Cm7  
TX$4x~:  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 p [7?0 (  
0E/,l``p  
!9vq"J~hz"  
tY!GJusd  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 +$\/HO  
5PPaR|c3  
h0;R*c  
Y3?)*kz%  
xw~3x*{  
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。   N 2$uw@s  
@$!rgLyL[  
zL/r V<  
UA(&_-C\  
3D2i32Y@!  
P|QM0GI  
aP/Ff%5T  
U\x $@J  
{P!1VYs5  
       u E<1PgW  
分析 8Ao pI3  
这个系统的点扩散函数: 7L$\S[E  
•    Log (Normal PSF) Ktn:6=,  
•    λ = 0.55 mm DW0N}>Gp*  
•    0.32 waves 3rd order spherical  -wQ@z6R  
•    EPD = 10 mm 2OsS+6,[x  
•    f/# = 9.68 'QC'*Hl  
点扩散函数如下图:     ZFNg+H/k  
VhLS*YiSY  
AY_GD ^  
PHx No)  
系统的点扩散函数是: OI^sd_gkZ  
•     Log (Normal PSF) kB-]SD#  
•     λ = 0.55 mm KK, t!a  
•     1 wave 3rd order spherical );=0cnr3  
•     EPD = 13.31 mm G?<uw RV  
•     f/# = 7.27 H_>9'(  
点扩散函数如下图: ,C}s8|@k  
)8*}-z  
W=\45BJ  
       tx,q=.(  
演算 AfvIzsT0  
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*7y%cO  
e&-MP;kgW9  
{wvBs87  
  
j] J-#J  
在这个等式中变量定义如下: mKuY=#RP  
•     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) tui5?\  
•     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_w2J=2  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx k c /"  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); N^f_hL|:9  
•    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, ...) IZ<Et/3H  
•   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) 4)?s?+  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) YT}ZLx  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 tP4z#0r2  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 KpC!C9  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) @|D#lBm  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) aY0{vX  
•     F == focal length(焦距) )>,ndKT~  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径)  wWQt  
比较 A$70!5*  
在下图中: jbWgL$  
透镜EPD=10mm </!GU*  
截止频率=184lp/mm .S*VYt%K7  
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。     3L:SJskYR  
\1<8'at  
TgA>(HcO  
%#TAz7  
在下面的图表中: DO6 pv  
透镜EPD=13.31 mm :QIf0*.O  
截止频率=250 lp/mm Og7^7))  
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 ';xp+,'}\  
lf#5X)V  
 lofP$  
TeKU/&fkc  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 E8L\3V4  
ai"N;1/1O|  
OV|n/~  
2=7:6Fw  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: '&/~Sh$%  
hWi2S!*Y  
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