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infotek 2023-03-28 08:41

MTF计算

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。 y,<$X.>QO|  
ZM~`Gd9K0E  
建立系统 1. SkIu%  
acOJ]]  
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。 h)E|?b_  
K!b8= K`  
DMkhbo&+  
bZ# X 9fT  
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。 ^t78jfl  
         /#yA%0=w  
     *\LyNL(  
               ,deUsc  
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。 kUHie   
p(7QAd4  
j 0 Y  
rR!U;  
fr#Qz{  
<lOaor c  
'XTs -=  
6s,2NeVWa  
w4{y "A  
    
<F=Dj*]  
分析 TmiWjQv`  
:l~EE!  
这个系统的点扩散函数: ozxYH],  
  •    Log (Normal PSF)  vbKQ*  
•    λ = 0.55 mm )C}KR`"  
•    0.32 waves 3rd order spherical pGGV\zD^  
•    EPD = 10 mm Za!w#j%h  
•    f/# = 9.68 uMDtdC8  
点扩散函数如下图: 99KVtgPm  
Qcgu`]7}  
_>v0R'  
       gPUo25@pn*  
6F`\YSn+  
系统的点扩散函数是: rB evVc![  
•     Log (Normal PSF) E!@/NE\-  
•     λ = 0.55 mm C<t RU5|  
•     1 wave 3rd order spherical +=, u jO:  
•     EPD = 13.31 mm ou;qO 5CT  
•     f/# = 7.27 }Z-I2 =]  
点扩散函数如下图: ?48AY6  
"=ElCaP}  
0l1.O2 -  
%uEtQh[  
演算 ss; 5C:*y  
<~O}6HQ#  
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: ( H[  
           Tc,$TCF  
E&9!1!B  
fkBLrw  
在这个等式中变量定义如下: 6oA~J]<  
•     Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素数用于照度分布函数) jnDQ{D  
•     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) j=Q$K #sBt  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx gr\@sx?b  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); L1F###c  
•    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, ...) hA5,w_G/  
•   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) UnjNR[=  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) fPrb%  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 /B=l,:TnJ  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 5&G 5eA  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) >3+FZ@.iT  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) U,38qKE  
•     F == focal length(焦距) x?rbgsB5&  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) FbBX}n  
W CoF{ *  
比较 9iK&f\#5H  
Lb^(E-  
在下图中: :4iU^6  
透镜EPD=10mm (tpof 5a  
截止频率=184lp/mm `1$y(w]  
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。 w`0)x5 TGR  
     n_u`B|^Pj  
\ boL`X  
在下面的图表中: &!6DC5  
透镜EPD=13.31 mm @?Fx  
截止频率=250 lp/mm ret0z|  
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 .`mtA`N  
     d>;2,srUf  
\.kTe<.:_  
rWqkdi1  
杂散光对评价函数的影响
K Ka c6Zj  
|&Au6 3  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 VOg/VGJ  
2DUr7r M  
o|0 '0P  
(GnVwJ<v9V  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ^W5>i[  
V8\$`NEP  
"NJ ,0A  
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