| xunjigd |
2017-02-17 15:25 |
FRED运用：MTF计算
描述 wS*CcIwj
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。 lFGxW 5
^jjJM| a
建立系统 w*%$
lhp!
N('DIi*o r
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。 '.
Hp*9R
% 3-\3qx*
[attachment=75322] R+VLoz* J6
8:?Q(M7
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。 nvo1+W (%
p6*a1^lU6
[attachment=75323] ~Z6p3#
!o
$1zeY6 O
光源是一个44*44格的相干光，类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波，波长为0.55 μm，功率为一个单位。 np\2sa`
ZQ-` l:G
[attachment=75324] 2$zq (
f\_!N
"HW
[attachment=75325] }_(^/pnk
OMI!=Upz
[attachment=75326] bSR+yr'?
)] ?egw5 l
[attachment=75327] 7h9[-d6
;A Gs1j
分析 %_R| @cyD
dN\P&"`
这个系统的点扩散函数： gq_7_Y/
• Log (Normal PSF) R5&$h$[/
• λ = 0.55 mm GH C?Tp
• 0.32 waves 3rd order spherical ph12x: @B
• EPD = 10 mm P,;b'-5C
• f/# = 9.68 4B8S e
点扩散函数如下图： C:GHP$/}
a$zm /
[attachment=75328] MRg\FR 2>1
'= ,rb
$K.%un Gm
系统的点扩散函数是： @S "pJeP/f
• Log (Normal PSF) fZV8 o$V
• λ = 0.55 mm r;on0wm&B
• 1 wave 3rd order spherical ~? FrI
• EPD = 13.31 mm !E {GcK
• f/# = 7.27 !P60[*>
点扩散函数如下图： g3~~"`2
akvwApn5
[attachment=75329] c."bTq4tJ
K[LVT]3 n
演算 ?F87C[ o
AJ?}Hel[0
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： }y-;>i#m=g
w{e3U7;
[attachment=75330] :
>w Qwf
()nKug`.@
在这个等式中变量定义如下： VU`z|nBW@
• 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） b y|?g8
• 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） &ap`}^8pM
• Δx == pixel size in lens units（透镜的像素大小单位）= 2w/Nx 3:~l2KIP4
• Nf == number of pixels in the transform grid（在转换网格中的像素数）; v(Bp1~PPZM
• 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, ...) )`s;~ _ZZ
• 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） g N, k/U8
• if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128（如果Nx=127，FRED就将Nf 设置为128） TvWU[=4Yk
• if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 pqH(
Tbjq
• if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 <=m
30{;f
• Δf == pixel size in 1/lens units （1个透镜单元的像素大小）= 1/(Nf*Dx) jV4hxuc$
• λ == wavelength in lens units（透镜单元的波长） xOV A1p b,
• F == focal length（焦距） dI_r:xN
• D == entrance pupil diameter（入瞳直径） t(j_eq}J
lRv#1'Y
比较 Z[})40[M
T\2) $
在下图中： zJfK4o
透镜EPD=10mm Esz1uty
截止频率=184lp/mm >
h,y\uV1
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。 4/HY[FT
~tg1N^]kV
[attachment=75331] (0OSGG9
在下面的图表中： Ox7uG{t$#
透镜EPD=13.31 mm Z:U gozdC
截止频率=250 lp/mm b(|%Gbg@c
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 nIV.9#~&
!@^y)v
[attachment=75332] %\X P:
WyBQ{H{So
杂散光对评价函数的影响 i>t W|N
Z]x 5!
增加第一表面的BTDF函数，TIS=0.27，表面粗糙度为：90埃 ZRXI?Jr%
v:veV. y
[attachment=75333] 2I]]WBW#:
X"hOHx5P
则可以看到表面粗糙对MTF的影响： *Nv y+V
m\ *&2Na
[attachment=75334]
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