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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 TI>5g(:3\  
u3T-U_:jSV  
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。 Xs03..S  
dwOfEYC  
建立系统 S%SYvA  
oD)x\ )t8  
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。 n,N->t$i  
-y`Pm8  
b<h((]Q>^  
i~@gI5[k+  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 -&+:7t  
bnxp[Qk|5  
,=/9Ld2w9  
0.MB;gm:  
@0+\:F  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   .N(R~_  
L&\W+k  
Yuv(4a<M%  
r~b.tpH  
A95f!a  
b 74 !Zw  
Nr|Gw @+  
TTf j 5  
D  T5d]MU  
       V@'Xj .ze  
分析 fu7x,b0p  
这个系统的点扩散函数: c`E>7Hjr-  
•    Log (Normal PSF) t]xz7VQ  
•    λ = 0.55 mm <ZC .9  
•    0.32 waves 3rd order spherical y?s z&*:  
•    EPD = 10 mm H_xHoCLI  
•    f/# = 9.68 [P2>KQ\  
点扩散函数如下图:     r=j?0k '}]  
gS(3m_  
SSe;&Jk2d  
9Po>laT 5  
系统的点扩散函数是: s_^`t+5  
•     Log (Normal PSF) |nMjv]#  
•     λ = 0.55 mm Agd"m4!  
•     1 wave 3rd order spherical vJE=H9E  
•     EPD = 13.31 mm qlhc"}5x }  
•     f/# = 7.27 vfSPgUB)  
点扩散函数如下图: mnTF40l  
`zoHgn7B9q  
I:dUHN+@L5  
       v.ZUYa|  
演算 8\J$\Edv  
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:       w1Bkz\95  
| BaEv\$K  
h;=~%2Y  
  
r] /Ej!|  
在这个等式中变量定义如下: "rdpA[>L  
•     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) L7ae6#5.  
•     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) 2)EqqX[D  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx VgPlIIHh5  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); RHsVG &<j  
•    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, ...) %YVPm*J ~  
•   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) |=5zI6pT  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) 8UB2 du@?  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 0hY3vBQ!  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 5K Ij}VN  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) #( .G;e;w  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) @tT`s^e  
•     F == focal length(焦距)  II'.vp  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) (XK,g;RoEn  
比较 F`KXG$  
在下图中: NXD-  
透镜EPD=10mm ;X}2S!7Ko  
截止频率=184lp/mm j32*9  
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。     rDl/R^w"  
Boj R"  
dr)*.<_+a(  
\: ZDY(>1  
在下面的图表中: olv&K(-ccI  
透镜EPD=13.31 mm e;v7!X  
截止频率=250 lp/mm Q7amp:JFb  
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 H~*N:$C  
M|nLD+d~8  
drpx"d[c  
kNP-+o  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 LYAGpcG  
p*K #s1  
23|JgKuA  
"tT4Cb3  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ZQ"dAR/y  
; &rxwL  
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