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2024-11-14 07:54 |
FRED应用:MTF的计算
描述 b^ly 5|xFY/% 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。 G=!Y ~q g '/b,3: 建立系统 Xgd!i}6Q ;7 i0ko9 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。 J7emoD[ }Q`Kg8L
s[h'W~ 5)V J 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。
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Hm`9M.5b %S$`cp >AV-i$4eQ@ 光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。 >t'/(y `f*?|)
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<N=p_m
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:Py/d6KK /Y:_qsO1 分析 sJ7r9O`x 这个系统的点扩散函数: )1lR;fD • Log (Normal PSF) W*u Yb|0 • λ = 0.55 mm 2z:4\Y5 • 0.32 waves 3rd order spherical mDvZ1aj • EPD = 10 mm tu6c!o,@ • f/# = 9.68 :"3WCB 点扩散函数如下图: X;v/$=-mz ,/m<= `*N|
+~ :1H.
45edyQ 系统的点扩散函数是: C
z4"[C`; • Log (Normal PSF) t\CVL?e` • λ = 0.55 mm my[)/' • 1 wave 3rd order spherical $9+}$lpPd • EPD = 13.31 mm 6t*pV
[ • f/# = 7.27 (".`#909 点扩散函数如下图: T}$1<^NK 5sM-E>8G^{
ZJ 8~f X"y rA;,o 演算 :'f#0 ox 为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求: ;q6:*H/ (JocnM|U
]"q)X{G(+ 3:YZC9 在这个等式中变量定义如下: -G(z!ed • Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素数用于照度分布函数) v~?d7p{ • w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) vE>J@g2# • Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 8QE0J$d5 • Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); d\3L.5]X • 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, ...) uwyzxj • 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) hc"+6xc • if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) w-AF5%gX • if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 I6M 7xn • if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 9-Ikd>9 • Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) Cl6y:21]K • λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) {e<J}-/? • F == focal length(焦距) G=jdb@V/? • D == entrance pupil diameter(入瞳直径) {K09U^JU 比较 9<.FwV> 在下图中: G{knO?BK 透镜EPD=10mm a,#f%#J\ 截止频率=184lp/mm )V!9& 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。 }wC
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7;5?2)+=6 g*N~r['dZ 在下面的图表中: q^JJ5{36e 透镜EPD=13.31 mm "e69aAA, 截止频率=250 lp/mm ;? '`XB! 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 .LIEZ^@ mK%!9F
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5H6m{ng V.XHjHT 增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 ZK27^oG hWJ\dwF
^e"BY( f h)Cz) 则可以看到表面粗糙对MTF的影响: VSx[{yn ?uc=(J+6
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