| xunjigd |
2017-02-17 15:25 |
FRED运用：MTF计算
描述 *
;M?R?+
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。 5Y&@
:Y
iIF'!K=q
建立系统 r9t{/})A
_0f[.vN
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。 ;C {_T:LS
WcJ{} V9
[attachment=75322] Grub1=6l
ibA A:I, d
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。 .F6#s
b;O+QRa
[attachment=75323] $_ i41f[
W&Hf}q s
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。 zSH#j RDV
}rQ*!2Y?
[attachment=75324] 37[C^R!1c
' FK" -)s
[attachment=75325] $+);!?^|:
#RD%GLY
[attachment=75326] -s 1VlS/
tp]|/cx4
[attachment=75327] <@=NDUI3*,
Xm-63U`w5
分析 ={Hbx> p
Mzd}9x $'J
这个系统的点扩散函数： [K KoEZ
• Log (Normal PSF) EAkP[au.
• λ = 0.55 mm p[eRK .$!
• 0.32 waves 3rd order spherical ;uDFd04w
[
• EPD = 10 mm <>Im$N ai
• f/# = 9.68 Uoe?5Of(*
点扩散函数如下图： Z4!3I@yZ
1%+^SR72
[attachment=75328] DI RCP=5
?.s*)n
3YRzBf:h
系统的点扩散函数是： k?#6j1pn
• Log (Normal PSF) 8dH|s#.4um
• λ = 0.55 mm d0^2<
• 1 wave 3rd order spherical ivq4/Y] -X
• EPD = 13.31 mm ep! .kA=\
• f/# = 7.27 <gy'@w?
点扩散函数如下图： |H 4'*NP"
U&XoT-p$L
[attachment=75329] 1:t>}[Y
34=0.{qn
演算 bsm,lx]bH^
{;zPW!G
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： rU O{-R
cPbz7
[attachment=75330] +\%zy=
V(" 1\
在这个等式中变量定义如下： (G VGoh&
• 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） 1dcy+ !>
• 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） 'w2;oO
• Δx == pixel size in lens units（透镜的像素大小单位）= 2w/Nx \abl|;fj
• Nf == number of pixels in the transform grid（在转换网格中的像素数）; A
M2M87{t
• 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, ...) F*4+7$E0B
• FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx（FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格，Nf应大于等于Nx） "Tv7*3>
• if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128（如果Nx=127，FRED就将Nf 设置为128） qo ;\dp1
• if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 :dzU]pk%0
• if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 ]`prDw'
• Δf == pixel size in 1/lens units （1个透镜单元的像素大小）= 1/(Nf*Dx) vF&b|V+,
• λ == wavelength in lens units（透镜单元的波长） BR2y1Hfi
• F == focal length（焦距） K 5SO($
• D == entrance pupil diameter（入瞳直径） [ P/gM3*'
F?=u:
比较 (=j!P*
p2G8 Qls
在下图中： z"3c+?2
透镜EPD=10mm L
~w=O!
截止频率=184lp/mm Pcs@`&}7r
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。 eXK`%'
?=kswf
[attachment=75331] %j@FZ
)a[
在下面的图表中： 7&4,',0VL
透镜EPD=13.31 mm 3U)8P6Fz
截止频率=250 lp/mm 1'
m
$_
图像平面网格=128*128像素，在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm I8?[@kg5b'
kP$g l|
[attachment=75332] pC-OZ 0
TeJ
`sJ
杂散光对评价函数的影响 {%{GZ
lG9ARRy(=
增加第一表面的BTDF函数，TIS=0.27，表面粗糙度为：90埃 p( *3U[1
{O) &5
[attachment=75333] M-N2>i #
W1 Qc1T8
则可以看到表面粗糙对MTF的影响： ItADO'M
$8 k_M
[attachment=75334]
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