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    [技术]MTF计算 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-09
    描述 K\b O[J  
    }kj6hnQ  
    FRED可以计算一个给定系统MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 o(P:f)B  
    9^u?v`!  
    建立系统 h 6*`V  
    -Q6pV<i  
    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。 yr>bL"!CA  
    H#inr^Xa  
    GcR`{ 3hO  
    4*x!B![]y  
    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。 X}(0y  
             5-^%\?,x  
         >K :"[?  
                   ~-5@- V  
    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。 u7?juI#Cl  
    !9, pX  
    >|)0Amt  
    %z~U@Mka  
    ozC!q)j  
    4MJzx9#  
    !dY:S';~  
    pGY]Vw Y  
    {ah=i8$  
        
    d|]O<]CG_  
    分析 n*Vd<m;w  
    W(h8!}  
    这个系统的点扩散函数: #OWs3$9  
      •    Log (Normal PSF) @@83PJFid  
    •    λ = 0.55 mm ,dx)rZ*  
    •    0.32 waves 3rd order spherical fm%RNAPvc  
    •    EPD = 10 mm N@6OQ:,[F  
    •    f/# = 9.68 P/Kit?kngS  
    点扩散函数如下图: `mjx4Lb  
    toqzS!&.v  
    \oX8/-0f  
           Wk\@n+Q {]  
    {~fCqP.2  
    系统的点扩散函数是: YM`pNtQ  
    •     Log (Normal PSF) 8e!DDh  
    •     λ = 0.55 mm KC:4  
    •     1 wave 3rd order spherical i ,pN1_-  
    •     EPD = 13.31 mm TE%#$q  
    •     f/# = 7.27 Q)`gPX3F  
    点扩散函数如下图: -'[(Uzj  
    -I-Uh{)j  
    ,|X+/|gm  
    UVc<C 1 q  
    演算 f&}A!uLe4x  
    neh;`7~5@K  
    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: +'/}[1q1/T  
               d:hL )x  
    8i;)|z7  
    ] 5v4^mk  
    在这个等式中变量定义如下: ^YR|WKY  
    •     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) !UoU#YU  
    •     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) & 8' (  
    •     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx ncattp   
    •     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); RP,:[}mPl  
    •    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, ...) 5!F\h'E  
    •   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) j- YJ."  
    •    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ~ sIGI?5f  
    •    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 z8/xGQn  
    •    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 eR-=<0Iw;  
    •    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) 4su_;+]  
    •     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) pEVgJ/>  
    •     F == focal length(焦距 Ah>gC!F^  
    •     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) t {SMSp  
    .S!>9X,  
    比较 Pc)VK>.fc  
    8b:clvh  
    在下图中: >u5g?yzw  
    透镜EPD=10mm AB"1(PbG  
    截止频率=184lp/mm 'DzBp  
    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。 ^'&iYV  
         yYToiW *  
    0^9:KZ.!  
    在下面的图表中: J4G> E.8  
    透镜EPD=13.31 mm =1*%>K  
    截止频率=250 lp/mm R6q4 ["  
    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 N(:nF5>_  
         H 5U x.]y  
    :YqQlr\  
    Er"R;l]xJ  
    杂散光对评价函数的影响
    /z1p/RiX  
    lC=N:=Mu  
    增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 \ I^nx+l  
    [O7w =  
    9$o<  
    NTm<6Is`  
    则可以看到表面粗糙对MTF的影响: sK@Y!oF}\  
    4L=$K2R2r  
    > 'aG /(  
     
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