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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 "yz\p,  
@"/}Al  
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。 {tT`It  
7O9s 5  
建立系统 G^(&B30V  
2s4=%l  
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。 xXx`a\i  
Z*TW;h0ZQ3  
__V]HcP;  
\G=E%aK  
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。 >=`c [=:Z_  
n% ` r  
QlS5B.h,  
|be r:1  
23f[i<4e  
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。   -+9x 0-P  
<bx9;1C>zd  
V- cuG.  
.#:,j1L"53  
QB.'8B_  
8@fDn(]w  
 ft'iv  
4'd{H Rs  
C}h@El  
       r~}}o o4K  
分析 psZeu*/r  
这个系统的点扩散函数: ,Mhe:^3  
•    Log (Normal PSF) )a^Yor)o"  
•    λ = 0.55 mm S[a5k;8GL  
•    0.32 waves 3rd order spherical |tg?b&QR  
•    EPD = 10 mm b66X])+4jE  
•    f/# = 9.68 zkp Apj].  
点扩散函数如下图:     2 &Byq  
0v@/I<  
[\b_+s)eN  
Lm wh`oOl  
系统的点扩散函数是: +hg\DqO^M  
•     Log (Normal PSF) rEhf_[Dv  
•     λ = 0.55 mm } x.)gW  
•     1 wave 3rd order spherical p0rwiBC=q  
•     EPD = 13.31 mm Ib2@Wi   
•     f/# = 7.27 tqQ0lv^J  
点扩散函数如下图: _=L;`~=C9e  
RGO:p]t|  
^@Qi&g`lr?  
       5ZA%,pH>Jq  
演算 Is@a,k  
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:       N}Ks[2  
|mk}@OEf  
5b#6 Y  
  
aE BP9RX}z  
在这个等式中变量定义如下: s1vrzze  
•     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) 5(|M["KK~  
•     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) ^V}R(gDu}s  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx Uk:.2%S2  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); Q$)|/Y))  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) y<`?@(0$  
•   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) eFSC^  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) B~>cNj<  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 qd+[ShrhqZ  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 VxN64;|=  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) R*@[P g*  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 0sd-s~;  
•     F == focal length(焦距) b#g {`E  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) JYd7@Msfc  
比较 Iv(Qa6(  
在下图中: v'Vt .m&9&  
透镜EPD=10mm QP%kL*=8  
截止频率=184lp/mm |WAD $3  
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。     ch>Vv"G>  
~g1, !Wl  
JT|u;Z*n  
Q)S>VDLA  
在下面的图表中: 0i\',h}9  
透镜EPD=13.31 mm "]m*816'  
截止频率=250 lp/mm R|1xXDLm*E  
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 =x^l[>sz  
MdH97L)L.0  
`4%;qLxngP  
ole|J  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 )_8}53C  
*J_iXu|  
voV:H[RD9  
Vf 0fT?/K  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 7%9)C[6NSs  
>{m2E8U0  
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