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infotek 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$cQ1<  
w%8y5v5  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 @0]WMI9B"B  
         ~KYzEqy  
     ([}08OW@  
               G]N3OIw&8  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。 z;F HZb9t,  
gPb.%^p  
@d^Z^H*Y v  
8A.7q  
g(;OUkj$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*  
       $ P 5K   
=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$%ON>K q  
透镜EPD=10mm \tYImh  
截止频率=184lp/mm A;Y~Hu4KPZ  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。 <q$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  
<M1*gz   
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