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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 &Vgjd>  
fvNGGn!  
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。 ,rX!V=Z5  
"t_]Qu6  
建立系统 a+]=3o  
pm)A*][s  
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。 =~aJ]T}(  
|Z2_1( ku  
;#xhlR* ~  
Hh!x&;x}  
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。 0W=IuPDU  
o~GhV4vq  
qVM]$V#e  
U_I'Nz!^ t  
>Xb]n_`  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   'Y"q=@Ei9  
s` S<BX7  
+Tu:zCv.  
H9jj**W ;$  
D %5 0  
}l[t0C t  
yr;oq(&N  
i,bFe&7J  
Pel3e ~?t  
       !Sw7!h.ut  
分析 7z+NR&' M$  
这个系统的点扩散函数: U\b,W&%P  
•    Log (Normal PSF) WnIh( 0  
•    λ = 0.55 mm 1P[!B[;c  
•    0.32 waves 3rd order spherical lv8tS-  
•    EPD = 10 mm (,<?Pg7v:f  
•    f/# = 9.68 K): )bL(B  
点扩散函数如下图:     lR-4"/1|y  
u|w[ b9^r  
i-/'F  
WRo#ZVt9$  
系统的点扩散函数是: %_/_klxnO  
•     Log (Normal PSF) \GPWC}V\s  
•     λ = 0.55 mm A>'o5+  
•     1 wave 3rd order spherical -aec1+o  
•     EPD = 13.31 mm w1iQ#.4K_  
•     f/# = 7.27 pG|DT ?  
点扩散函数如下图:  /h   
Q4Cw{2r  
(s \Nm_j  
       tF=96u_X  
演算 /)v X|qtIY  
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:       /dtFB5Z"w  
m@TU2  
[dUW3}APV  
  
`qUmOFl  
在这个等式中变量定义如下: m:K/ )v*  
•     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) QhN5t/Hr  
•     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) j1>1vD-`T  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx V<(cW'zA/  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); V>z8 *28S.  
•    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, ...) DQwbr\xy\  
•   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)  X&(1DE  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ^Z;5e@S  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 9D-PmSnv  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 UKn>.,  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) UDGVq S!,E  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) @7.Ews5Mke  
•     F == focal length(焦距) V\4'Hd  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) Br;1kQ%eC  
比较 | [P!9e  
在下图中: 0<nk>o  
透镜EPD=10mm @ 2Z{en?  
截止频率=184lp/mm <D!"<&N  
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。     4Bs '5@  
HZ )z^K?1  
9K~X}]u  
H $XO] \  
在下面的图表中: UM3}7|  
透镜EPD=13.31 mm /Rf:Z.L  
截止频率=250 lp/mm ? 0p_/mZ  
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 RG0kOw0  
+9<"Y6  
GO2mccIB  
`zw XfY,%  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 gE\&[;)DB  
]{s0/(EA  
<Z5-?wgf9  
J;|a)Nw  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ;G.5.q[A  
c#( Hh{0  
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