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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 oc2aE:>X  
>%"Q]p  
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。 iZ`1Dzxgk  
kt";Jx  
建立系统 C+WHg-l  
Efb S*f5  
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。 ;,z^!bD  
F7(~v2|  
;'Pi(TA)  
S*H :/Ip  
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。 [xXml On!  
VesO/xG<  
|\/0S  
aBM'ROQ  
':7%@2Zo  
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。   r: _- Cj  
N_vVEIO9  
_ +,2b:D:  
NVnKgGlHgd  
F:/R'0  
cLQvzd:h=  
MwxfTH"wi  
ta+'*@V +G  
lQ%]](a6  
       ?l_>rSly5  
分析 b8 J\Lm|J  
这个系统的点扩散函数: Xu1l6jr_  
•    Log (Normal PSF) 'aB0abr|  
•    λ = 0.55 mm t|*PC   
•    0.32 waves 3rd order spherical AJrwl^ lm  
•    EPD = 10 mm PL8{|Q  
•    f/# = 9.68 I`44}oJ  
点扩散函数如下图:     xG_ ;F  
4\q7.X+^  
%PG::b  
ZkYc9!anY  
系统的点扩散函数是: s)HbBt-  
•     Log (Normal PSF) <69/ZI),Y{  
•     λ = 0.55 mm !MB%  
•     1 wave 3rd order spherical |}*k|  
•     EPD = 13.31 mm Gvt.m&_  
•     f/# = 7.27 xPh%?j?*v  
点扩散函数如下图: xZ@H{):  
Y*``C):K%  
"b*.>QuZ  
       n@BE*I<"  
演算 r0kA47  
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:         [E(DGt  
1vu4}%nD  
-8tWc]c |4  
  
asR6,k  
在这个等式中变量定义如下: <Ebkb3_  
•     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) )BTJs)E  
•     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) @Q x|!%  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx i^uC4S~  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); f? F i{m  
•    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, ...) @hm %0L  
•   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) ja~b5Tf9  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) +D4Nu+~BSN  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 /-$`GT?l  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 /,5`#Gte_  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) v?<x"XKR  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) m7kDxs(KO  
•     F == focal length(焦距) z$-/yT"M  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) #'<I!G  
比较 hzPx8sO  
在下图中: Xr M[8a  
透镜EPD=10mm 9Pd~  
截止频率=184lp/mm mo#4jtCE  
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。     @V] Wm1g  
d"XS;;l%<  
Vw9^otJu  
$7)O&T*q'  
在下面的图表中: Ats"iV  
透镜EPD=13.31 mm v !@/  
截止频率=250 lp/mm dWD,iO_"@  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm %8$JL=c  
wXZ.D}d  
M)EKS  
:c)<B@NqNo  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 T|ZZkNP|6  
1y0.tdI(  
*&UVr  
=]xNpX)  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 7L;yN..0  
1a4QWGpq  
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