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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 =u#xPI0:  
J$X{4  
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。 $8"G9r  
o> i`Jq&  
建立系统 *[^[!'kT&  
> R5<D'cEN  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 orcPKCz|"  
@L ,hA v ^  
i`}nv,  
WG0Ne;Ho  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 lQSKY}h  
^k7`:@ z0U  
+jPs0?}s  
 ;Iu}Q-b*  
' *6S0zt  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   KPcOW#.T  
%3r`EIB6  
.0b$mSV[  
x&SG gl  
mDT"%I"4j  
 *Fe  
mrgieb%  
7;T6hKWV[  
(` N@4w=  
       iVg3=R)[1  
分析 nYc8+5CcK'  
这个系统的点扩散函数: a2MFZe  
•    Log (Normal PSF) Hmi]qK[F  
•    λ = 0.55 mm fi6i{(K  
•    0.32 waves 3rd order spherical K~ 6[zJ4  
•    EPD = 10 mm uFzvb0O`O  
•    f/# = 9.68 5#|f:M]Bo|  
点扩散函数如下图:     eiJ 13`T  
$ MN1:ih  
EqV]/0-\  
wInJ!1  
系统的点扩散函数是: i^2yq&uT(  
•     Log (Normal PSF) xKl!{A9$w  
•     λ = 0.55 mm CSC sJE#4  
•     1 wave 3rd order spherical KG! W,tB  
•     EPD = 13.31 mm t3dvHU&Z:  
•     f/# = 7.27 Y30e7d* qr  
点扩散函数如下图: cM= ? {W7~  
2th>+M~A  
jC;^ 2e  
       c%N8|!e  
演算 0pYCh$TL1  
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:       d1"%sI  
_h=kjc}[.O  
nsRZy0@$t  
  
ac-R q.GQY  
在这个等式中变量定义如下: ]~!jf  
•     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) *Z+8L*k97  
•     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) Z uh!{_x;  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx #fy#G}c  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 6WN1D W  
•    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, ...) YL$#6d  
•   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) b*7:{ FXg  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) a<W[???m/M  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 ? x*Ve2+]  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 $<y10DfO  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) mr`Lxy9e  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) Vz"Ja  
•     F == focal length(焦距) @bc=O1vX~;  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 0nh;0Z  
比较 L7_qs+  
在下图中: ?\ qfuA9.  
透镜EPD=10mm 9vAY|b^  
截止频率=184lp/mm M=mzl750M  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     `eF&|3!IYQ  
VI}.MnCa  
VUo7Evc:.P  
^^ Q'AE  
在下面的图表中: _;;'/rs j  
透镜EPD=13.31 mm MQ9Nn|4  
截止频率=250 lp/mm 9rB,7%@EL  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm +x7b9sHJ  
Z# +{ksU  
S690Y]:h$v  
K%XQdMv  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 ; W/K7}  
Tn$/9<Q  
iK#5nY].  
vS! TnmF  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ,9(=Iu-?1  
F~NmLm  
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