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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 zj+.MG04  
X<j(AAHE  
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。 'H]&$AZ;@  
m"r=p  
建立系统 Q8~|0X\.g  
%+{[%?xh  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 T08SGB]  
rZK;=\Ot  
-!C9x?gNY  
lDV}vuM<4  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 o-f;$]yp>  
k,kr7'Q  
0[O."9  
+IM: jrT(  
3rUuRsXn  
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。   cu~\&3 R  
@uJ^k >B  
 u51%~  
j mH=W)  
O2n[`9*  
h,(f3Ik0O  
m,"N 4a@  
Q~y) V  
%^?yI  
       1\{_bUZ&  
分析 @|i f^  
这个系统的点扩散函数: _x&fK$Y)B  
•    Log (Normal PSF) 6iZ:0y0t+6  
•    λ = 0.55 mm `-J$7)d@  
•    0.32 waves 3rd order spherical ET1>&l:.  
•    EPD = 10 mm @'ln)RT,  
•    f/# = 9.68 TA"4yri=7x  
点扩散函数如下图:      uK_R#^  
#zL0P>P'a  
Vo; B#lK  
n1mqe*Mvs/  
系统的点扩散函数是: %{sL/H_  
•     Log (Normal PSF) iax6o+OG|  
•     λ = 0.55 mm KXS{@/"-B  
•     1 wave 3rd order spherical yOQEF\  
•     EPD = 13.31 mm 3!OO_  
•     f/# = 7.27 f5droys9  
点扩散函数如下图: aglW\L T^  
R DAihq  
49;2tl;F  
       l Zq`,E_L  
演算 8r 4 L4  
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:       Q.dHg7+D  
[8sL);pJO  
w ,CZ*/^  
  
ua'dm6",:  
在这个等式中变量定义如下: ];|;")#=  
•     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) 6-'Y*  
•     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) lk5}bnd5  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx W9$mgs=S`E  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 9%VNzPzf  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) gXR1nnK  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) (S@H'G"  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) <( 0TK5  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 jx=2^A/i2-  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 05<MsxB"w  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) 0CYm%p8!  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) JQ*CF(9  
•     F == focal length(焦距) D;V FM P  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) \mt0mv;c  
比较 <3!jra,h  
在下图中: e/?>6'6 5  
透镜EPD=10mm k^pf)*p  
截止频率=184lp/mm sQT0y(FW  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     >^@/Ba$h  
[hf#$Dl |  
]hBp elKJ  
|zV-a2K%J  
在下面的图表中: W*hRYgaX3  
透镜EPD=13.31 mm y@|gG&f T  
截止频率=250 lp/mm %2<G3]6^U  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm Og`6>?>97  
gE/O29Y  
3wEVjT-  
uvK1gJrA)  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 R4<}kA,.  
BzqM$F( L,  
Uk u~"OGC  
4VjP:>*p  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: b!Q|0X.?  
*dn~-W.  
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