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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 <[[yV  
J9[7AiEd(/  
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。 MKfK9>a  
$9X+dvu*  
建立系统 MDF_Xr-hZ  
|*c1S -#  
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。  @/s|<*  
!Aj}sh{  
^4fvV\ne_~  
?b+Y])SJK  
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。 xq((]5Py  
"OenYiz  
{IgH0+z  
U 3< 3T  
I D_4M_G  
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。   M=raKb?F  
-zFJ)!/?  
UDJjw  
9E ^!i  
\8xSfe  
on 7 n4  
':(AiD-}  
23tX"e  
|<u+Xi ~  
       oJ4HvrUO  
分析 vL@<l^`$0  
这个系统的点扩散函数:  2 q4p-  
•    Log (Normal PSF) t)&U'^  
•    λ = 0.55 mm }? _KZ)  
•    0.32 waves 3rd order spherical &<;T$Y  
•    EPD = 10 mm vQ}ZfP  
•    f/# = 9.68 56)!&MF  
点扩散函数如下图:     B/;> v  
[_JdV(]$  
3/+kjY/  
q5_zsUR=  
系统的点扩散函数是: Yk|6?e{+)  
•     Log (Normal PSF) b,^ "-r  
•     λ = 0.55 mm 1L*[!QT4  
•     1 wave 3rd order spherical KyNu8s k  
•     EPD = 13.31 mm g)#?$OhP"  
•     f/# = 7.27 rC!O}(4t%$  
点扩散函数如下图: ym|7i9  
ee? d ?:L  
6-|?ya  
       EsKgS\`RZ  
演算 zd[k|lj  
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:       Aars\   
ESB^"|9  
 BI?, 3  
  
R>0[w$  
在这个等式中变量定义如下: uLzE'Z mV  
•     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) Zp7Pw   
•     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) GKFRZWXdT  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 7<)H?;~;  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); i?!9%U!z4  
•    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, ...) eE'P)^KV  
•   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) "d)Yq Q  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) -rU_bnm  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 r2SZC`Z}-M  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 DujVV(+I  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) yz K<yvN  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) }B'-*)^|e{  
•     F == focal length(焦距) W+a/>U  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) O5r8Ghf )  
比较 '! ^7 *@z  
在下图中: Md~SzrU  
透镜EPD=10mm LVg#E*J  
截止频率=184lp/mm _G'ki.[S7  
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。     {`D]%eRO  
=;-C;gn:w  
jVnTpa!A  
Q$ew.h  
在下面的图表中: y!1X3X,V  
透镜EPD=13.31 mm H/{@eaV  
截止频率=250 lp/mm vCi`htm%  
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 T */I4"  
<\epj=OclV  
=W7-;&  
i6HRG\9nU  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 CaZc{  
KfjWZ4{v  
kqKT>xo4EZ  
"BT M,CB  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: !M8_PC*a  
ta{24{?M\  
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