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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 ,vhR99g{  
Aqm0|GlJ  
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。 ]CL70+[^9  
Kc{wv/6}T  
建立系统  z`_N|iEd  
G![1+2p:Tq  
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。 qzyQ2a_p  
eeX)JC0A  
%Mu dc  
)i>KYg w  
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。 eeX>SL5'i  
F% |(pHk  
(nzzX?`nY  
HYY|) Wo  
u@|yw)  
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。   < <xJ-N  
 6$Dbeb  
}Ag2c; aaq  
%$}iM<  
w])Sz*J  
nAYjSE  
:H87x?e[  
xSf3Ir(,  
1hN! 2Y:  
       z(=:J_N  
分析 >w'6ZDA*X  
这个系统的点扩散函数: Tv KX8m"  
•    Log (Normal PSF) n-Xj>  
•    λ = 0.55 mm ,s)H%  
•    0.32 waves 3rd order spherical )2A4vU-IR.  
•    EPD = 10 mm prWid3}  
•    f/# = 9.68 g=%&p?1@E  
点扩散函数如下图:     r3-3*_  
F,bl>;{[{  
Ob6vg^#  
Mc6y'w  
系统的点扩散函数是: jL8zH  
•     Log (Normal PSF) tEUmED0FY  
•     λ = 0.55 mm e'`oisJU?q  
•     1 wave 3rd order spherical B?M+`;  
•     EPD = 13.31 mm Z*)<E)  
•     f/# = 7.27 x<l1s  
点扩散函数如下图: j0GI[#  
p%s D>1k  
a !IH-XJ2  
       2*M*<p=v  
演算 A"'MRYT`  
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:       i_MI!o  
A>?fbY2n  
s*IfXv  
  
A0XFu}  
在这个等式中变量定义如下: ^ WNJQg'  
•     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) y AWDk0bx  
•     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) eZ!k'bS=  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx E;qwoTmul  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); w.8~A,5}Dh  
•    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, ...) -: ,h8JyMP  
•   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) cC4T3]4l'  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) CytpL`&^]  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 B4}XK =)  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 cabN<a l  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) lK4+8VZ  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 3\{Sf /#  
•     F == focal length(焦距) =Wf@'~K0k"  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) nR7\ o(!  
比较 TI>yi ^}  
在下图中: G DV-wPX  
透镜EPD=10mm T?Y\~.+99  
截止频率=184lp/mm k@L~h{`Mc\  
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。     z+*Z<c5d  
v\Ljm,+  
0REWbcxd"  
f2wW2]Fg  
在下面的图表中: Bu1z$#AC  
透镜EPD=13.31 mm `y}d)"!  
截止频率=250 lp/mm \ax%I)3  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm guv@t&;t0  
2An`{')  
Nj0)/)<r+  
x/=j$oA  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 to3J@:V8e  
]D%k)<YK  
eEQ[^i  
!qlGt)G3  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: {0 ~0  
Ct)MvZ  
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