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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 p.5e: i^LJ  
/~tP7<7A  
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。 js -2"I  
94y9W#  
建立系统 #hy+ L  
{l@WCR  
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。 jI A#!4  
2 ZK%)vq0  
-zdmr"CA  
+X[8wUm|^  
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。 l/ QhD?)9  
[Teh*CV  
>9MS" t  
9OfU7_m  
)T/J  
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。   :T5A84/C  
v1h.pbz`w  
6<PW./rk:  
F )7j@h^  
~2(]ZfO?>H  
}2=hd..  
c})wD+1  
03Ukw/D&  
;Gh>44UM[  
       n$xszuNJ`  
分析 >uHb ^  
这个系统的点扩散函数: ?M~  k$  
•    Log (Normal PSF) 5VZjDg?  
•    λ = 0.55 mm )(]Envb?A0  
•    0.32 waves 3rd order spherical #2N_/J(U  
•    EPD = 10 mm *E7R(#,yC  
•    f/# = 9.68 -x5F;d}  
点扩散函数如下图:     O+b6lg)q  
GMw)*  
bS%C?8  
qlvwK&W<QM  
系统的点扩散函数是: e5 3,Rqi)@  
•     Log (Normal PSF) e[8UH=`|  
•     λ = 0.55 mm gH'3 dS!{  
•     1 wave 3rd order spherical 1mix+.d  
•     EPD = 13.31 mm zofx+g\(W  
•     f/# = 7.27 &(7$&Q  
点扩散函数如下图: B!uxs  
B:nK)"{  
8)?_{  
       LQ>$ >A(  
演算 NNp}|a9  
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:       lQ$+JX;n(y  
A2 BRbwr>  
yquAr$L!  
  
!5~k:1=  
在这个等式中变量定义如下: 7>mhK7l  
•     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) _Jy,yMQ^[_  
•     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) |]tZ hI"3<  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 2vvh|?M  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 61>f(?s  
•    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, ...) }LQ\a8]<  
•   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) MQ9vPgh  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ]5)"gL%H`  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 `M0YAiG  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 dN0mYlu1|  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) [4\aYB9N  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) U{HML|  
•     F == focal length(焦距) n.ct]+L  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径)  Fs)  
比较 =y<0UU  
在下图中: )cKjiXn  
透镜EPD=10mm *m&%vj.Kc  
截止频率=184lp/mm 63C(Tp"  
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。     0 Az/fzJlz  
gmDR{loX  
H`gb}?9R  
x=vK EyS@  
在下面的图表中: ^vW$XRnt  
透镜EPD=13.31 mm N6q5`Ry  
截止频率=250 lp/mm j/' g$  
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 KC]tY9 FK  
P9s_2KOF  
)ji@k(x27q  
B/G3T u uG  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 om>VQ3  
gCL{Cw  
K( z[ }  
sJv`fjf%8  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ftaBilkjp  
ydup)[n  
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