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2024-11-14 07:54 |
FRED应用:MTF的计算
描述 bUf2uWy7 4+od N. 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。 vs/.'yD/C 8'Z#sM^E 建立系统 +zQ
a"Ep* 0Ii*
"?s 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。 yVvO! |hjm^{!TpW
y]B?{m``6 + RX{ 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。 Wc4F'}s 1MH[-=[Q
8,p nm oZxC.;xJ {(@M0? 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。 :?s~,G_*l }1P>^I"[Y
{)j3Pn P%A^TD|
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w`ZQX3
Y]aVa2!Wb WG8}}`F|
Xm./XC k{<]J5{7 分析 Ah,X?0+ 这个系统的点扩散函数: -y70-K3 • Log (Normal PSF) +85i;gO5 • λ = 0.55 mm w yP|#Z\ • 0.32 waves 3rd order spherical 7F OG^ • EPD = 10 mm XBE+O7 • f/# = 9.68 ;0ap#6 T 点扩散函数如下图: q~68)D( ?El8:zt? |
g5X;]%: 5qzFH, 系统的点扩散函数是: U}ei2q\ • Log (Normal PSF) ]zEatY • λ = 0.55 mm 45` i
• 1 wave 3rd order spherical j^#4!Ue • EPD = 13.31 mm DD`Bl1) • f/# = 7.27 n,hl6[O L7 点扩散函数如下图:
#nV F. +eSNwR=
5+*MqO> @> n7 演算 RKoM49W 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: o!W
71 (jbHV.]P9
m2 0:{fld c5x2FM z 在这个等式中变量定义如下: wVU.j$+_# • 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) c++GnQc. • 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) Y5nj _xQJL • Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx \$GM4:R D • Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); $+CKy> • 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, ...) ~d]X@(G& • 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) 32nB9[l • if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) G`H4#@] • if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 qxKW%{6o • if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 coa+@g,w7# • Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) m)l<2`CM • λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 0c6b_%Rd • F == focal length(焦距) 8S*3W3HY • D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 'sb&xj`d 比较 @r7ekyO8) 在下图中: qWz%sT?C3L 透镜EPD=10mm MIa#\tJj 截止频率=184lp/mm X{cFqW7 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。 J @eu]?h je_:hDr
ncw)VH;_- L@9@3? 在下面的图表中: M_
* KA 透镜EPD=13.31 mm {A<pb{<u 截止频率=250 lp/mm {}gx;v) 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 JZ=ahSi
v\&C]W]
#aHPB# (*qMs)~]B 增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 X#v6v)c Fpe>|"&
CMu/n]?c
h{ xq 则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 0iS"V^aH Fsdp"X.
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