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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 )M[FPJP}  
:c )R6=v  
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。 @RoU   
VRY@}>W'  
建立系统 hmb=_W  
km lb,P  
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。 +[S<"}ls7  
z?`7g%Z?{  
7+[L6q/K  
q %tq9%  
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。 {ynI]Wj`L  
tLdQO"  
S4(?= ,^-  
~e){2_J&n  
^y|`\oyqwN  
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。   [fkt3fS  
k4:=y9`R}$  
'?{L gj^R  
}J\7IsM&  
^tjM1uaZ5(  
^QHgc_oDm  
we*E}U4  
lq  Av  
pg<c vok  
       md : Wx  
分析 "Nq5FcS9  
这个系统的点扩散函数: G(hnrRxn  
•    Log (Normal PSF) R-f('[u  
•    λ = 0.55 mm EWVn*xl?  
•    0.32 waves 3rd order spherical EzCi%>q  
•    EPD = 10 mm [$\VvRu%  
•    f/# = 9.68 poqNiOm4%  
点扩散函数如下图:     Wp^ |=  
# .OCoc  
$B%3#-  
&&96kg3  
系统的点扩散函数是: }72+i  
•     Log (Normal PSF) 9Z3Y,`R,  
•     λ = 0.55 mm MP Q?Q]'  
•     1 wave 3rd order spherical A_J!VXq  
•     EPD = 13.31 mm 8}Maj  
•     f/# = 7.27 `n e9&+  
点扩散函数如下图: Y#U0g|UDn  
kH62#[J)yM  
}.<]A  
       dFnu&u"  
演算 `DP4u\6_  
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:       Thp!X/2O`  
IU]@%jA_:A  
3J^'x  
  
 JU=4v!0  
在这个等式中变量定义如下: anUH'mcK*  
•     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) 6bbzgULl  
•     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) a 0qDRB  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx ,L(q/#p  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); E I&)+cC  
•    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, ...) YJ01-  
•   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) F4&`0y:  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) gBXbB9  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 U+ief?;4F  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 DDU)G51>d  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) >t $^U  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) P# Z+:T  
•     F == focal length(焦距) yd`f<Hr<m  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 1jj.oa]  
比较 H3BMN}K~  
在下图中: t^<ki?*  
透镜EPD=10mm 7{u1ynt   
截止频率=184lp/mm %4h$/~  
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。     #)<WQZ)  
(d=knoo7A  
E#M4{a1  
W}>wRy  
在下面的图表中: roWg~U(S  
透镜EPD=13.31 mm um mkAeWb  
截止频率=250 lp/mm ! d" i  
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  ZG-[Gz  
sfEy  
1}I%yOi)  
 DE14dU  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 c_.4~>qw  
N51RBA  
>^+c s^jCM  
`F' >NNY  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: B pl(s+  
4.i< `'  
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