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2021-11-09 09:25 |
MTF计算
描述 c!dc`R C5x*t Q| 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。 ^s_7-p])( @t4OpU<'*b 建立系统 j6DI$tV~ YK%rTbB( 这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 6gTc)rhRT 0UOjk.~b xvTz|Y NGVl/Qd 光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 u?I 2|}# <db>~@;X! LGT?/gup R/Z
zmb{ 光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。 ?3a:ntX h !8OgaMngzF ]..7t|^b& ^/fasl$# Usq.'y/o -T{G8@V0I r>cN,C njckPpyb@ {.o@XP,. z#^;'nnw 分析 \h5!u1{L 4}F~h 这个系统的点扩散函数: 2(H-q( • Log (Normal PSF) P$5K[Y4f • λ = 0.55 mm '^%k TNn • 0.32 waves 3rd order spherical RZP7h>y6@ • EPD = 10 mm e-*-91D • f/# = 9.68 hO; XJyv 点扩散函数如下图: ~Xz?H=}U+ h&2l0|8k AL;4-(KH -; *lcY* Mh~E]8b 系统的点扩散函数是: 7>
8L%(7 • Log (Normal PSF) KZ@'NnQ • λ = 0.55 mm \IZY\WU}2 • 1 wave 3rd order spherical d
r$E:kr • EPD = 13.31 mm .zv BV_I • f/# = 7.27 AK(x;4 点扩散函数如下图: }/2M?W0 kxmc2RH>nB ~3Y4_b5E $[\\{XJ. 演算 u6SQq-)d Vrs?VA`v$ 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: (D0\uld9 0+F--E4 LB`{35b-
8p]9A,Uq& 在这个等式中变量定义如下: ;OZl'
. %` • 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) @MO/LvD • 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) 2P ^x'I • Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx }:57Ym)7w • Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); )3k?{1: • 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, ...) u9fJ:a • 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) Bk[C=< X
• if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) QD%!a{I • if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 jl5&T{z • if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 LVT:oIQ • Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) 1!NrndJ I • λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) Whe-()pG{ • F == focal length(焦距) (eSsx/ • D == entrance pupil diameter(入瞳直径) d/!\iLF ,Oe:SZJ> 比较 I-#7Oq:Np ;GIA`=a% 在下图中: OY8P 透镜EPD=10mm U7Oa
13Qz 截止频率=184lp/mm 51Vqbtj^ 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。 :C2
@!W
z yD#(Iw S=\cF,Zs 在下面的图表中: No`*-> R 透镜EPD=13.31 mm h'?v(k! 截止频率=250 lp/mm i%[+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 F?[1m2 tQas_K5 @JGFG+J} )/)[}wN;j 杂散光对评价函数的影响 [>t;P, @dx8 {oQ 增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 R9!U _RH .+kg1=s ) J.xQ}g *V 4%&&{ 则可以看到表面粗糙对MTF的影响: <ZheWl <p}7T]a7 Q-rG~O9-
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