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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 C.].HQ  
J2adG+=  
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。 m Q4(<,F  
1-0tG+  
建立系统 t-B5,,`  
#9zpJ\E  
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。 :y'EIf  
h! =h0  
`%;Hj _X}  
B>.x@(}V~  
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。 =gNPS 0H  
,.9k)\/V  
e`n+U-)z  
,_iq$I;  
:aQ.:b(n  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   ~jC+6v  
MH=7(15R  
*:bexDH  
vMd3#@  
Yw] 7@  
NNt  n  
v5>A1\  
FFa =/XB"  
G/*;h,NbNr  
       m/z,MT74*J  
分析 G %'xEr0n  
这个系统的点扩散函数: .G.WPVE  
•    Log (Normal PSF) 27k(`{K  
•    λ = 0.55 mm I4W@t4bZ  
•    0.32 waves 3rd order spherical 8~tX>q<@q  
•    EPD = 10 mm 2n)?)w]!M  
•    f/# = 9.68 fIl;qGz85  
点扩散函数如下图:     AbxhNNK  
\yl|*h3  
;z.L^V0  
 0j_kK  
系统的点扩散函数是: q`,%L1c4  
•     Log (Normal PSF) q.p.$)  
•     λ = 0.55 mm R&9FdM3K`:  
•     1 wave 3rd order spherical Q F)\\ D[  
•     EPD = 13.31 mm <+k"3r{y"  
•     f/# = 7.27 M@#T`aS  
点扩散函数如下图: D"rbQXR7$  
ki?h7  
-8xf}v~u  
       4vEP\E3u<j  
演算 2 /FQ;<L  
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:       jMgXIK\  
#~!"`B?#*  
=e4 r=I  
  
];Z6=9n  
在这个等式中变量定义如下: d{"-iw)t  
•     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) =A.$~9P  
•     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) q pCI [[  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx odCt6Du  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); r/2= nE  
•    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, ...) .^?zdW  
•   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) F}5d>nw  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) 0V4B Q:v  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 |@vkQ  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 b~J)LXj]w  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) {uj_4Ft  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) DcW?L^Mst  
•     F == focal length(焦距) P.}d@qD{)  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) ")T\_ME  
比较 ]K"&Vd  
在下图中: |'q%9 #  
透镜EPD=10mm u.|Z3=?VG  
截止频率=184lp/mm 6RnzT d  
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。     ;f =m+QXU  
L5-|-PP|;  
X H-_tvB  
d ~Z\%4  
在下面的图表中: /8FmPCp}r  
透镜EPD=13.31 mm 2yZr!Rb~*  
截止频率=250 lp/mm $-iEcxsi  
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 !cwZ*eM  
"9wD|wsz  
Y()" 2CCV  
.UG`pRC  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 fSkDD>&  
VPe0\?!d  
x4oWZEd  
KJA :;   
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: FACw;/rW  
j3gDGw;  
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