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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 %ANo^~8  
j2# nCU54Z  
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。 yn<H^c  
Nr=ud QA{  
建立系统 mt3j- Mw  
b/Y9fQ n  
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。 mE(EyB<  
N(>a-a  
pA%XqG*=Y  
jLX{$,  
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。 nkTH#WTfR  
+]uW|owxo  
1RM;"b/  
Hy5_iYP5  
{[G2{ijRz  
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。   _ vVw2HH  
,X(P/x{B  
5QB] 2c^  
4[a?. .X  
9+"D8J7  
x?Z)q4  
]UKKy2r.  
V2sWcV?  
' Bb]< L`  
       J2Y-D'*s  
分析 @%&;V(  
这个系统的点扩散函数: ";}Lf1M9  
•    Log (Normal PSF) 2K<rK(  
•    λ = 0.55 mm PxzeN6f  
•    0.32 waves 3rd order spherical yi<&'L;   
•    EPD = 10 mm @;kw6f:{d  
•    f/# = 9.68 q9.)p  
点扩散函数如下图:     v ~.X  
(-*NRY3*  
Jfa=#`    
Mf7Q+_!  
系统的点扩散函数是: Y(GH/jw  
•     Log (Normal PSF) J"QXu M  
•     λ = 0.55 mm }Uki)3(  
•     1 wave 3rd order spherical /Y5I0Ko Uw  
•     EPD = 13.31 mm gP8Fe =]  
•     f/# = 7.27 ta"/R@ k*  
点扩散函数如下图: ;'l Hw]}O*  
:J]S+tQ)  
4"1OtBU3  
       QEL^0c8~  
演算 ! utgo/n  
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:       c+?L?s`"  
`GOxFDB.  
TEz)d=  
  
2Fi>nJ  
在这个等式中变量定义如下: ~r;da9  
•     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) {dvrj<?  
•     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) SjD,  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx !Sr^4R+Z  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); ms'&.u&<  
•    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, ...)  {Uxa h  
•   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) DR3M|4[  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) y_J~n 9R  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 #<f}.P.Uc  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 vR`-iRQ?_  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) MV6 %~T  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) ;e;lPM{+  
•     F == focal length(焦距) nR4L4tdS  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) XSt5s06TM  
比较 x n)FE4  
在下图中: G~_5E]8  
透镜EPD=10mm @_ ^QBw0  
截止频率=184lp/mm EquNg@25W  
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。     zMs]9o  
C>7Mx{!H  
t+}@J}b  
zk5sAHQ  
在下面的图表中: cd{3JGg B  
透镜EPD=13.31 mm 5~k-c Ua  
截止频率=250 lp/mm 9(lIz{  
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 SF+ ^dPwj  
ONJW*!(  
*LcLYxWo  
EceZ1b  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 8=gr F  
r4t|T^{sl  
P]!$MOt  
I=D{(%+^d  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: wOE_2k  
/k<*!H]KSg  
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