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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 wWjZXsOd  
?`ETlFtD4  
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。 o9I=zAGjy  
OolYQU1_  
建立系统 '/l<\b/E  
XFJGL!wWm[  
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。 oD1rt>k  
s6=jHrdvv  
L-. +yNX)  
_Q XC5i  
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。 Fo\* Cr9D  
4yy9m8/  
RLl*@SEi"  
(lPiv+'n  
*Ae> ,LyE  
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。   o@T-kAEf-.  
9R$0[HbI3  
pjG/`  
->"Z1  
cg`bbZ  
D@.+B`bA  
f8ucJ.{"  
>~_oSC)E  
BF)!VnJ  
       z{;~$."  
分析 mO#62e4C  
这个系统的点扩散函数: +UvT;"  
•    Log (Normal PSF) ZQ@ Ul  
•    λ = 0.55 mm ,u.G6"<  
•    0.32 waves 3rd order spherical J  ZH~ {  
•    EPD = 10 mm LR`]C]  
•    f/# = 9.68 b { M'aV  
点扩散函数如下图:     !i4/#H  
/O`<?aP%  
.|?UqZ(,  
zDK"Y{  
系统的点扩散函数是: PCqE9B)l  
•     Log (Normal PSF) RX])#=Cs  
•     λ = 0.55 mm >~+qU&'2  
•     1 wave 3rd order spherical $0[t<4K`yn  
•     EPD = 13.31 mm /9QC$Z):<  
•     f/# = 7.27 )#%v1rR  
点扩散函数如下图: d@b" ~r}  
p)&Yr  
^uCZO  
       a8w/#!^34  
演算 1 r9.JS  
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:       7cMHzh k^  
nNc>nB1  
Mp-hNO}.Z  
  
9_Ws8nE  
在这个等式中变量定义如下: H{1'OC  
•     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) yiO/0nMp  
•     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) ?GT,Y5  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx *!5X!\e_  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); <>71;%e;'  
•    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, ...) 'nQQqx%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) fVvB8[(;~  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) T8t_+| ( G  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 R!z32 <5k  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 pP|LSr Y!  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) =zsA@UM0  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) @h E7F}  
•     F == focal length(焦距) \c(Z?`p]R1  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) -\I".8"YE  
比较 *]K/8MbiF  
在下图中: Sv>bU4LHf  
透镜EPD=10mm #E;a ;$p  
截止频率=184lp/mm -Cc2|~n  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     Y'U]!c9  
E'^$~h$  
?#0m[k&`  
'7yVvd  
在下面的图表中: Qz4n%|  
透镜EPD=13.31 mm vxZ :l  
截止频率=250 lp/mm "lnI@t{o  
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 $ISx0l~  
fN_Ilg)t?5  
w:3CWF4q]  
MZWicfUy  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 XCyAt;neon  
o?`^ UG-   
2]'cj  
njGZ#{"eC  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: L)QAI5o:3  
f7v|N)  
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