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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 qe!\ oh  
Q_bF^4gt  
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。 ,rB"ag !  
j zaC  
建立系统 :n:Gr?  
Q-X<zn  
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。 +K3SAGm  
7B`,q-x.  
L+}q !'8S  
wsyG~^>  
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。 f*VBSg[`  
h]rF2 B  
:RsO $@0G  
W?a2P6mAh  
f#RI&I\  
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。   !H`Q^Xf}  
Dl kHE8r\  
ZI  q!ee  
+X4O.6Mn  
?NZKu6  
/qW5M4.w  
9{?L3V!+r  
[Yx)`e  
e>-a\g  
       Jl^Rz;bQ-  
分析 %-y%Q.;k ?  
这个系统的点扩散函数: 2 0Xqs,  
•    Log (Normal PSF) [b: $sR;  
•    λ = 0.55 mm =X(8 [ e  
•    0.32 waves 3rd order spherical 8]6u]3q#  
•    EPD = 10 mm aI$D qnF4  
•    f/# = 9.68 j +j2_\  
点扩散函数如下图:     o#KGENd  
?=:wIMV  
h&3*O[`  
B/S~Jn  
系统的点扩散函数是: jXEuK:exQ  
•     Log (Normal PSF) ({#9gTP2b  
•     λ = 0.55 mm lP>}9^7I!  
•     1 wave 3rd order spherical D|W^PR:@h  
•     EPD = 13.31 mm FE+Y#  
•     f/# = 7.27 ^`Tns6u>  
点扩散函数如下图: ?UC3ES  
pA(B~9WQ  
cTO\Vhg  
       gU7@}P  
演算 `C~RA, M  
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:       -c-#1_X5  
#rL%K3'  
)J?Nfi%  
  
SF.4["$  
在这个等式中变量定义如下: &Q>)3]|p  
•     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) D-8N Da(`  
•     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) 0n25{N  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx LRO'o{4$E  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 0h~Iua5  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) <}~`YU>=v  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) , Vz 1l_7  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) U$[C>~r  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 5!2^|y4r  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 KX e/i~AS  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) W=v4dy]B  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) FNpMu3Q  
•     F == focal length(焦距) B3V:?#  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) c+l1#[Dnc  
比较 ITj0u&H:  
在下图中: a+$WlG/x  
透镜EPD=10mm !xs. [&u8  
截止频率=184lp/mm +*2wGAT  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     ZCJOh8  
i)nb^  
MWv_BXQ  
7Y$#* 7  
在下面的图表中: fsU6o4  
透镜EPD=13.31 mm TrxZS_  
截止频率=250 lp/mm Nz`4q %+  
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 B4^+&B#  
J/3qJst  
pkjf5DWp  
YfBb=rN2s  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 # Ny  
v?zA86d_  
^06f\7A  
(lwrk(  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响:  zk8 o[4  
L8K= Q  
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