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2021-11-09 09:25 |
MTF计算
描述 r)OiiD" (m6V)y 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。 !Q*w] >\w]i*% 建立系统 *ra>Kl0
?~4x/d% 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。 5+;Mc[V3- |:.Uw\z5'
.g1x$cQ1< w%8y5v5 光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 @0]WMI9B"B ~KYzEqy ([}08OW@ G]N3OIw&8 光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。 z;F HZb9t, gPb.%^p
@d^Z^H*Yv 8A.7q
g(;OUkj$Zp ~LZrhwVj$
>TY;l3ew MIn_?r
MfHOn YV +L`}(yLJ)9 分析 {Dk!<w I) s\pukpf@ 这个系统的点扩散函数: {\CWoFht> • Log (Normal PSF) 4(LLRzzW • λ = 0.55 mm yCav;ZS_ • 0.32 waves 3rd order spherical V7r_Ubg@K • EPD = 10 mm 0<a|=kZ • f/# = 9.68 BV:Ca34& 点扩散函数如下图: `[g$EXX lwrh4<~\,*
d&raHF* $
P5K =CJ`0yDQ> 系统的点扩散函数是: CuvY^[" • Log (Normal PSF) !Q15qvRS • λ = 0.55 mm v/9ZTd • 1 wave 3rd order spherical KFwuz()7 • EPD = 13.31 mm peBHZJ``RX • f/# = 7.27 jwa6`u 点扩散函数如下图: #dL,d6a t(6]j#5
E+qLj|IU \<*F#3U1 演算 l<GN<[/.+ n]`]gLF\i 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: #UoFU{6tM |+W{c`KL
2[ofz}k]r) R6od{#5H$ 在这个等式中变量定义如下: q+9->D(6 • 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) ]tN)HRk1 • 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) Gd_0FF . • Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx ?'+]d;UO& • Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); R/Bjc}J' • 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, ...) m~AAO{\:b • 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) yuBRYy#E|% • if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) *3fl}l • if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 (ct1i>g • if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 `gx\m=xG • Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) or3OLBf* Q • λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) G\dPGPPM
• F == focal length(焦距) #p>&|I • D == entrance pupil diameter(入瞳直径) PL{lYexJ [|oG}'Xz 比较 Ie/_gz^ XYuX+&XW/ 在下图中: M$%ON>Kq 透镜EPD=10mm \tYImh 截止频率=184lp/mm A;Y~Hu4KPZ 图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。 <q$Tk, i@nRZ$ K
F_'{:v1GW 在下面的图表中: U1y!R<qlp 透镜EPD=13.31 mm t2)uJN`a$X 截止频率=250 lp/mm 6Q7=6 图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm "h_f-vP ]pBEoktp
81x/bx@L% m_oUl(pk 杂散光对评价函数的影响 `aAE4Ry? S1Y,5,} 增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 |.$B,cEd 5X)QW5A
hGY-d}npAJ xaVX@ 3r.3 则可以看到表面粗糙对MTF的影响: g$Y]{VM.J !7I07~&1
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