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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 ct|0zl~  
u"oO._a(  
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。 $ S3b<]B  
oDD"h,Z  
建立系统 urkuG4cY  
G Wa6FX:/  
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。 uUx7>algF  
EpRn,[  
z__t8yc3  
a%HNz_ro  
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。 #6#n4`%ER  
SX'NFdY  
R#ZJLT  
]D5Maid+  
3)CIqN  
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。   RAhDSDf  
2.Ww(`swL  
Z@x&  
#l&*&R~>  
iNl<<0a  
(i(E~^O  
UMNNAX  
; xw9#.d#D  
mT@Gf>}/A  
       HH6H4K3Zj  
分析 `$JZJ!,A  
这个系统的点扩散函数: r|ZB3L|7  
•    Log (Normal PSF) qHe H/e%`V  
•    λ = 0.55 mm p`7d9MV^  
•    0.32 waves 3rd order spherical Yz[Rl ^  
•    EPD = 10 mm &I)tI^P}  
•    f/# = 9.68 7;'UC','  
点扩散函数如下图:     lU=VCuW!  
`%#_y67v  
9'~qA(=.?  
la)+"uW  
系统的点扩散函数是: paN=I=:*M  
•     Log (Normal PSF) \6APU7S  
•     λ = 0.55 mm FdnLxw  
•     1 wave 3rd order spherical OA9 P"*  
•     EPD = 13.31 mm YZOwr72VL  
•     f/# = 7.27 FVP,$  
点扩散函数如下图: &Q"vXs6Gt  
3I}AA.h'00  
rmvrv.$3  
       u&o4? ]6  
演算 7|dm"%@  
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:       CiHx.5TiC  
O{byMV{Ou  
ph(LsPT-  
  
,*lns.|n  
在这个等式中变量定义如下: #2Q%sE?  
•     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) ] X]!xvN@  
•     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) .L#4#IO  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx W6EEC<$JL  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); BOvJEs!UX  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) Xu_1r8-|=b  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) 5M)B  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) UBQtD|m\  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 }*-fh$QJ  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 MxGQM>  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) r SoT]6/   
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) u\xrC\Ka  
•     F == focal length(焦距) u|ihUE!h  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) g0/ R\  
比较 K|~ !oQ  
在下图中: KU+u.J  
透镜EPD=10mm Y@ ;/Sf$Q  
截止频率=184lp/mm A~?)g!tS<  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     1T~`$zS7  
n3/ Bs  
qIzv|Nte  
Zmk 9C@  
在下面的图表中: 8h}1t4k  
透镜EPD=13.31 mm 9*n?V;E  
截止频率=250 lp/mm ~ U8#yo  
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 \Z~@/OVc  
ZL!5dT&@W  
JGzEm>_ m  
11fV|b%  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 }.=wQ_  
11A;z[Zk  
daQJ{Cd,w  
YB{'L +Wbw  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 90<a'<\|  
U?:?NC=1{  
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