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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 t W UI?\  
7p1Y g  
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。 NVMn7H}>  
j.&dHtp  
建立系统 aF 2vgE\  
 R0Vt_7  
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。 D>5)',D8xi  
4t[7lL`Z  
`]5qIKopL  
*p(_="J,  
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。 I/(U0`%  
 Fe!MA  
hL3up]pZ  
rCw 4a?YS  
a/V,iCiH  
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。   MZt#T+b  
Lp&nO  
V;: k-  
}+!"mJx@  
%tVU Rj  
+ +L7*1t  
?,$:~O* w  
sOLh'x f.  
7z;2J;u`n  
       NZ1B#PG,c  
分析 E>_Rsw *  
这个系统的点扩散函数: 77M!2S_E  
•    Log (Normal PSF) RW&o3_Ua  
•    λ = 0.55 mm +^BTh rB  
•    0.32 waves 3rd order spherical x"z\d,O%W  
•    EPD = 10 mm eX$KH;M  
•    f/# = 9.68 ;{I9S'  
点扩散函数如下图:     ?^~ZsOd8B  
}uIQ@f`  
/l7 %x.  
WR #XPbk  
系统的点扩散函数是: .eN"s'  
•     Log (Normal PSF) h ;uzbu  
•     λ = 0.55 mm )|=1;L  
•     1 wave 3rd order spherical ^ |MS2'  
•     EPD = 13.31 mm Pn9".  
•     f/# = 7.27 hF-QbO  
点扩散函数如下图: ,WE2.MWR  
g"/n95k<  
/H<{p$Wd  
       FsqH:I4O  
演算 3V]dl)en%  
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:       ;!HQ!#B  
8U@f/ P  
--]blP7  
  
gxO~44"  
在这个等式中变量定义如下: ]C^ #)7  
•     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) ' wl})  
•     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) _`SD G5  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx ]2-Qj)mZ]  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); sNx_9pJs4  
•    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, ...) [7><^?t V  
•   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) (*A@V%H  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) K["rr/  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 BQfnoF  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256  8~T}BC  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) 4Y?fbb<  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) ]ttF''lH  
•     F == focal length(焦距) UI=v| <'-  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) N@PuC>  
比较 551_;,t  
在下图中: ?u2\ *@C  
透镜EPD=10mm ">7xSWR*4  
截止频率=184lp/mm 7z$53z  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     EF&CV{Sw  
ubB1a_7  
k:n{AoUc  
F+Kju2  
在下面的图表中: -$!r+4|q  
透镜EPD=13.31 mm yPmo1|'X>d  
截止频率=250 lp/mm \2u7>fU!  
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 Jm , :6T  
` u3kP  
,%Z&*/*Oh  
;ZB=@@l(  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 DvhF CA}z  
f IV"U  
!9gpuS[  
+m JG:n  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: #reR<qp&]  
`/1rZ#  
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