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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 `sjY#Ua<  
sz7*x{E  
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。 5eAZfe%H  
DP_b9o \5  
建立系统 r6<;bO(  
(P>nA3:UXB  
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。 jkeerU6  
{i;,Io7 W  
*CN *G"  
j?T'N:Qd  
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。 PgtLyzc  
srS!X$cec  
t~2oEwTm  
uHbg&eW  
J"gMm@#C4  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   &61U1"&$R  
Upz)iOqLi  
bW yimr&B  
"O$bq::(]e  
[8ZDMe  
m:BzIcW<\  
k@xinK%O{  
c!w[)>v  
<H64L*,5'7  
       R~<N*En~  
分析 XQ1]F{?/H  
这个系统的点扩散函数: Ir;JYY!0?  
•    Log (Normal PSF) ^}  {r@F  
•    λ = 0.55 mm G1|1Z5r  
•    0.32 waves 3rd order spherical ?XKX&ws  
•    EPD = 10 mm ^[hAj>7_8$  
•    f/# = 9.68 ^^q&VL  
点扩散函数如下图:     Y7G sL7I  
<ZT C^=3  
?mMM{{%(.  
PRfq_:xy  
系统的点扩散函数是: !ooi.Oz*Tu  
•     Log (Normal PSF) 5(~Lr3v0  
•     λ = 0.55 mm XtCIUC{r,  
•     1 wave 3rd order spherical k?=1q[RQH  
•     EPD = 13.31 mm UfW=/T  
•     f/# = 7.27 5OM #_.p  
点扩散函数如下图: DG&'x;K"$  
pq*e0uW  
AA\)BNM  
       3ynkf77cn  
演算 K6{wM  
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:       ?NBae\6r  
6R :hsC$  
9hr7+fW]t  
  
=r]l"T  
在这个等式中变量定义如下: }u#3hYa  
•     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) f y2vAwl  
•     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) EPE_2a}  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx @x `X|>&  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); tE %g)hL-  
•    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, ...) fz=8"cDR  
•   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) MKbcJZe  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) l8~(bq1  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 >/ _#+,  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 zk<V0NJIL*  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) #91^1jyMf  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) G]h_z|$K  
•     F == focal length(焦距) ?I]AE&4'  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) O=__w *<  
比较 gk%01&_>4  
在下图中:  Z 9:  
透镜EPD=10mm 3cHYe  
截止频率=184lp/mm 0"7+;(\1Rk  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     4eWv).  
]9_gbQ   
=`x }9|[  
%N Q mV_1  
在下面的图表中: 8SpG/gl"  
透镜EPD=13.31 mm JuZkE9C,${  
截止频率=250 lp/mm aV5M}:D  
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 FS}b9sQ)  
Oj-\  
`M~R4lr  
F]M-r{  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 B*_K}5UO  
xJZaV!N|  
?OW!D?  
UvGxA[~2+  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 3qTr|8`s  
8XJi}YPQ  
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