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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 (9E( Q*J5x  
C(}^fJ6r  
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。 f#1/}Hq/I  
emA.{cVr!  
建立系统 oI*d/*  
aFyh,  
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。 f`,-b  
|4 Qx=x>  
fSbS(a  
|88CBiu}  
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。 (nq^\ZdF  
jKS!'?  
^}hJL7O'  
ndqckT@93  
},&h[\N{6  
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。   RJ@\W=aZ  
s"q=2i  
#,TELzUVE  
Vu%n&uF  
qIz}$%!A  
0t+])>  
CG.,/]_  
UoHd-  
/22nLc;/Cx  
       ?.Q3 pUT  
分析 a_MFQf&KV  
这个系统的点扩散函数: ';Nu&D#Ph  
•    Log (Normal PSF) IytDvz*|  
•    λ = 0.55 mm ,m:L2 -J@  
•    0.32 waves 3rd order spherical 7k'gt/#up  
•    EPD = 10 mm @7%.7LK  
•    f/# = 9.68 68p R:  
点扩散函数如下图:     ] opto  
O>%$q8x@i  
|g!`\@O  
C B/r]+4  
系统的点扩散函数是: ioWo ]  
•     Log (Normal PSF) modC6d%  
•     λ = 0.55 mm $it@>L8  
•     1 wave 3rd order spherical e^8BV;+c  
•     EPD = 13.31 mm ke\[wa_!6b  
•     f/# = 7.27 7E\g &R.  
点扩散函数如下图: 4gb'7'  
lm*g Gy1i  
Mb.4J2F?  
       D"!jbVz]*  
演算 x6v,lR  
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:       oqYt/4^Q  
L#2ZMy  
$''UlWK  
  
6OtVaT=}<O  
在这个等式中变量定义如下: n]iyFZ`9  
•     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) #Kl}= 1 4  
•     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) ' %&z.{  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx |z*>ixK  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); >Nh`rkR2[  
•    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, ...) l `R KqT+  
•   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) MMd.0JuaO  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) )~dOmfw%|  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 |IN[uQ  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 j^nu|  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) uY]0dyI  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) ^1 ;BiQ  
•     F == focal length(焦距) ZLrHZhP-+  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 2M&$Wuu.q  
比较 SY T$3|a  
在下图中: ?Oc -aa  
透镜EPD=10mm RB;BQoGX  
截止频率=184lp/mm > c:Zx!  
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。     RG}}Oh="v  
D5L{T+}Oi%  
,v7Q*3  
bLlH//ZRH  
在下面的图表中:  :,~K]G  
透镜EPD=13.31 mm NzlAC  
截止频率=250 lp/mm 4K7{f+T  
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 M*`hDdS  
c\K<sM{  
X~L!e}Rz  
) EXJ   
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 H=<LutnZ  
) rpq+~b  
^Xs]C|=W  
%b?uW] j:  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: K<RqBecB  
a g;dc  
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