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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 [A9 ,!YY  
e( o/we{  
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。 )L<?g !j~  
@B'8SLoP  
建立系统 F|Dz]ar  
6L2*gO:r?  
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。 zt)PZff/YQ  
LAY)">*49H  
]Ec[")"kT  
StZRc\k  
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。 j]B $(pt  
r.wIk0  
Pkx(M E  
dA)4(0o8fD  
U=i8>6V  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   qi SEnRG.  
l?JO8^Nn  
#1't"R+3M  
;2Ad])  
SZ2q}[o`R  
a^XTW7]r  
9j?hF$L"  
OgXZ-<'  
rF'^w56  
       "dK|]w8  
分析 c_G-R+  
这个系统的点扩散函数: v!#`W  
•    Log (Normal PSF) {{]=zt|69  
•    λ = 0.55 mm 9O=05CQ  
•    0.32 waves 3rd order spherical UJz4>JF  
•    EPD = 10 mm )qyx|D  
•    f/# = 9.68 A:.IBctsd  
点扩散函数如下图:     siRnH(^ J  
h#@4@x{  
XJJ[F|k~  
l<aqiZSY  
系统的点扩散函数是: ~t${=o430  
•     Log (Normal PSF) iVq#aXN  
•     λ = 0.55 mm \ L9?69B~  
•     1 wave 3rd order spherical /h7>Z9T  
•     EPD = 13.31 mm 5"}y\  
•     f/# = 7.27 D0#T-B\#  
点扩散函数如下图: \2R`q*a+  
:^H9W^2  
n~,]KdU]  
       k,;lyE  
演算 {(M&-~Yh  
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:       8g[ (nxI~  
K#l  -?  
!Bk[p/\  
  
'z +$3\5L  
在这个等式中变量定义如下: Ko$ $dkSE  
•     Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素数用于照度分布函数) [GR|$/(z=  
•     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) N;C"X4 rV  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx _@#uIOcE  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); Ms:KM{T0  
•    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, ...) +QIGR'3u  
•   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) QH7V_#6bKP  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) mh A~eJ  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 B?$01?9V  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 A*\o c  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) GhG%>U#&a  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) |&elZ}8  
•     F == focal length(焦距) <pTQpU  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) $@[dm)M  
比较 !paN`Fz\a  
在下图中: m4P hn~>Gg  
透镜EPD=10mm A~6%,q@^jh  
截止频率=184lp/mm HF &h  
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。     pBSq%Hy:  
f$1Gu  
qs6Nb'JvQR  
Y|%anTP  
在下面的图表中: OwG6i|q  
透镜EPD=13.31 mm 4 ss&'h  
截止频率=250 lp/mm J6)efX)j-p  
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 ZR!cQ oV=  
|MTpU@`p5  
1.Haf  
L!bfh`  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 /^++As0pY  
vnz[w=U  
.abyYVrN4?  
Y brx%  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: "%{,T  
RDUT3H6~  
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