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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 cw;co@!$  
CtM'L   
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。 i\Yl  
B7 HQR{t  
建立系统 pI>*u ]x  
%M9;I  
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。 $jG4pPG  
9? 2  
EJLQ&oH[  
EKuSnlTXba  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 @`wn<%o$  
K\P!a@>1  
vZ@g@zB4o0  
.+yW%~0  
t?{B_Bf  
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。   "jR]MZ  
]#zZWg zv  
*| YU]b;W  
_A 2Lv]vfV  
R"+wih  
W"Q!|#;l.  
O8lFx_N7Q  
tPU-1by$  
Mra35  
       +tt9R_S  
分析 ZenPw1-  
这个系统的点扩散函数: 7Fz xe$A  
•    Log (Normal PSF) Qz+sT6js-  
•    λ = 0.55 mm Zu21L3  
•    0.32 waves 3rd order spherical 5& !'^!  
•    EPD = 10 mm aMTFW_w  
•    f/# = 9.68 `T"rG }c  
点扩散函数如下图:     LjaGyj>)  
5G(E&>~  
7,'kpyCj  
Ei5wel6!  
系统的点扩散函数是: |~K(F <;j  
•     Log (Normal PSF) l Y'N4x7n  
•     λ = 0.55 mm CPv iR<ms_  
•     1 wave 3rd order spherical p|qyTeg  
•     EPD = 13.31 mm 7I}P*%(f  
•     f/# = 7.27 n ~,t QV  
点扩散函数如下图: g97]Y1g  
!aNh!  
8W+5)m.tp  
       #NNewzC<*  
演算 mR+Jws'  
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:       9(,@aZ  
w? LrJ37u  
~R]35Cp-#  
  
M#,Q ^rH#  
在这个等式中变量定义如下: oyx^a9  
•     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) Vz%OV}\  
•     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) 4w$_ ]ke  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 5`-UMz<]  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); YF[f Z  
•    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, ...) vF4]ux&  
•   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)  HpW 42  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) g|%L"-%gJ  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 md bp8,O  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 p_2pU)%  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) "y;bsZBd"  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) '#\1uXM1U?  
•     F == focal length(焦距) 9$1)k;ChP/  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) d=3'?l`  
比较 Bh]!WMAw.  
在下图中: iL]'y\?lv  
透镜EPD=10mm 06 mlj6hV  
截止频率=184lp/mm <l,o&p,>|c  
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。     +wO#'D  
Q2|p \rO  
/rc%O*R  
LM)`CELsYc  
在下面的图表中: bzZ>lyH  
透镜EPD=13.31 mm BR5BJX  
截止频率=250 lp/mm OJO!FH)  
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 =L-I-e97@  
</"4 zD|  
qu|i;WZE  
Q<(YP.k  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 `#mK*Buem}  
?> D tw#}  
O(Jj|Z  
EbY,N:LK  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: {QAv~S>4  
R^#@lI~  
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