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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 }> C?Zx*  
AOL=;z9c#  
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。 lq`7$7-4  
TBF{@{.d  
建立系统 " ? V;C  
lSd tw b  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 :l Z\=2D  
G$Fo*;Fl  
VRY@}>W'  
ab)ckRC  
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。 km lb,P  
r<P?F  
z?`7g%Z?{  
KiC,O7&<  
]:?hU^H]<  
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。   6BQq|:U  
YxU->Wi]G  
Dp^=%F{t  
Y1qbu~!  
O0pXHXSAL  
Z%3)w.  
,~l4-x.,  
2AxKB+c1`  
NW21{}=4  
       u^VQwu6?G  
分析 (0?FZ.9%  
这个系统的点扩散函数: OH 88d:  
•    Log (Normal PSF) >w\3.6A  
•    λ = 0.55 mm 0.(7R,-  
•    0.32 waves 3rd order spherical P{2ED1T\  
•    EPD = 10 mm %5Elj<eHZ  
•    f/# = 9.68 n4+ ^f~Y  
点扩散函数如下图:     i5*/ZA_  
LR"7e  
D42!#  
4QNwu7TeR  
系统的点扩散函数是: [e:ccm  
•     Log (Normal PSF) O#vIn}  
•     λ = 0.55 mm "Vwk&~B%  
•     1 wave 3rd order spherical `j.-hy>s  
•     EPD = 13.31 mm -b  )~  
•     f/# = 7.27 O G7U+d6  
点扩散函数如下图: H}1XK|K3#H  
k)9 pkPl  
 /zir$  
       c+1<3)Q<  
演算 :pP l|"  
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:       reoCyP\!!  
!JjNm*F[  
P2U[PO  
  
-li;w tCS  
在这个等式中变量定义如下: 3.?oG5 P#  
•     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) Hegj_FQ  
•     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) 6a{b%e`  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx >T29kgF2  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); )OQih+#?W  
•    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, ...) P[Id[}5Pw  
•   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) 0INlo   
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) :&O6Y-/B  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 :YmFQ>e?  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 il:RE8  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) \!r,>P   
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) ^JB5-EtL(  
•     F == focal length(焦距) 0VI[6t@  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) a  ,<u  
比较 r5!Sps3B  
在下图中: hOcVxSc.  
透镜EPD=10mm 0"c(n0L  
截止频率=184lp/mm mH4Jl1S&  
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。     mS-{AK  
? y^t  
QPz3IK%   
SRyot:l   
在下面的图表中: *Cx3bg*Gan  
透镜EPD=13.31 mm G:|=d0  
截止频率=250 lp/mm )^Md ^\?  
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 *W1:AGpz  
Hl*/s  
PZCOJK  
h%%dRi  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 Z E},x U%  
?_G?SQ  
 )9$>i5l  
vA@\V)s  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 7E)*]7B%  
os`#:Ao5  
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