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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 /o)o7$6Q  
= rLL5<  
FRED可以计算一个给定系统的MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 6 s$jt-bH  
<h7FS90S  
建立系统 -Bl !s^-'  
`[*nUdG  
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。 |#6))Dh  
Im*~6[  
'eRJQ*0F  
<#r/4a"V  
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。 hL8GW> `a  
K V-}:u(  
3?rYt:Uf!  
ZC\&n4~7  
`43X? yQ  
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。   #& 5}  
R^*h|7)E  
n2#Yw}7^,o  
:J{| /"==  
`0qBuE_^h  
}j. [h;C6  
|d B`URP  
Pfv| K;3i  
XW*,Lo5>H\  
       J0eJRs  
分析 ;=?f0z<  
这个系统的点扩散函数: xc HG5bg |  
•    Log (Normal PSF) ."#M X!  
•    λ = 0.55 mm E =7m@"0  
•    0.32 waves 3rd order spherical c< P ML|e  
•    EPD = 10 mm :172I1|7  
•    f/# = 9.68 %di]1vQ  
点扩散函数如下图:     .<Lbv5m  
1JIo,7  
lW!}OzE(m  
=QiVcw,G#  
系统的点扩散函数是: C25r3bj  
•     Log (Normal PSF) {B_pjs  
•     λ = 0.55 mm W_ =  
•     1 wave 3rd order spherical ]^j'2nJv0  
•     EPD = 13.31 mm xp4w9.X5(  
•     f/# = 7.27 L:(>ON  
点扩散函数如下图: wLDWD,"K  
LXm5f;  
A* =r~T5B  
       S-8wL%r  
演算 }c"1;C&{  
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:       38[ko 3  
FccT@ ,.F  
;B'5B]A3  
  
-666|pA  
在这个等式中变量定义如下: jBTXs5q  
•     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) ygvX}q  
•     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) Wxi|(}  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx s L9,+  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); I\BcG(hlJ  
•    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, ...) n8!qz:z/  
•   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) kbxy^4"X  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) A@W/  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 bvuoo/  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 .!kO2/:6  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) /-.i=o]b  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) qOusO6  
•     F == focal length(焦距)  b* QRd  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) $E_9AaX  
比较 T.fmEl  
在下图中: x tJ_azt  
透镜EPD=10mm ?3{R'Buv]  
截止频率=184lp/mm 4TBK:Vm5  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     lR^OS*v  
:DxCjv  
d"1DE  
Vu%XoI)<KY  
在下面的图表中: [BH^SvE  
透镜EPD=13.31 mm 5i+0GN3nd  
截止频率=250 lp/mm 6%p$C oR  
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 Q}a,+*N.  
<*g!R!  
jL|y4  
H9x,C/r,  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 8fn7!  
zH1pW(  
Koi  
_86#$|kw  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: %7X<:f|N8x  
hr T_0FZV  
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