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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 >@t]M`#&h  
{ Z|C  
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。 ?B-aj  
9`xq3EL2T  
建立系统 2]@U$E='s  
n1H*][CK  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 o*<(,I%  
b^v.FK46G  
Iv{}U\ u  
lU\|F5O@#  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 8} U/fQ~  
z.QW*rW9  
w'UP#vT5&  
9Vp$A$7M  
"DUL} "5T  
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。   3,pRmdC  
&B))3WFy  
#oHHKl=M  
1f}Dza9  
m^TkFt<BM  
aUd6 33  
Lg'z%pi  
z8gp<5=  
g >X!Q  
       3iY`kf  
分析 _mcD*V  
这个系统的点扩散函数: jML}{>Gy8S  
•    Log (Normal PSF) -1fT2e  
•    λ = 0.55 mm AR&u9Y)I  
•    0.32 waves 3rd order spherical ,#s}nJ4  
•    EPD = 10 mm y M>c**9  
•    f/# = 9.68 $PNR?  
点扩散函数如下图:     $[IuEdc/  
IuRKj8J)o  
W4Zi?@L>'  
d~qDQ6!  
系统的点扩散函数是: ;0ake%v]  
•     Log (Normal PSF) qg+ 8i9Y!  
•     λ = 0.55 mm *r[PZ{D+  
•     1 wave 3rd order spherical KpSHf9!&[  
•     EPD = 13.31 mm Qp{{OjD  
•     f/# = 7.27 ujHqw Rh  
点扩散函数如下图: d6wsT\S  
K4y4!zz  
FLi)EgZXt  
       9^ )=N=wV  
演算 EFV'hMjS)  
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:       ,LG6py&aT  
) _"`{2  
NCBS=L:  
  
z0a=A:+/  
在这个等式中变量定义如下: YMC*<wXN  
•     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) 7n {uxE#U)  
•     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) xoPpu  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx EZao\,t  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); s-Bpd#G>/  
•    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, ...) LY/K ,6^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) vTN$SgzfCU  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) K`D>G<  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 Wcw$ Zv  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 !fjDO!,!  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) zaa>]~g.  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 9>%ti&_-jt  
•     F == focal length(焦距) "\Z.YZUa\  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) e%SQ~n=H 9  
比较 eNpGa0 eG  
在下图中: |I6\_K.=L  
透镜EPD=10mm yY[N\*P  
截止频率=184lp/mm YqrieDFay!  
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。     gm\P`~+o  
z\{y[3-  
V!(Ty%7  
*CMe:a  
在下面的图表中: ):31!IC  
透镜EPD=13.31 mm ymiOtA Z  
截止频率=250 lp/mm q0&g.=;  
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 EE=!Y NP]  
:iP2e+j  
f9?\Q'v8  
{ owK~  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 GMyzQ]@}  
9s7sn*aB#5  
uPQ:}zL2  
mbK$_HvU  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ' cR||VX  
gDa}8!+i  
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