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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 Y&Lk4  
iM/0Yp-v'>  
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。 3N%Ev o  
5GFnfc}  
建立系统  ~M^7qO  
Q fyERa\rb  
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]pT  
*4^]?Y\*  
2[YD&  
T\s#-f[x  
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。 +\Mm (Nd  
geN%rD  
z+D,:!yF  
!>@V#I  
Qn3+bF4  
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。   Jo(}#_y?  
'C>SyU  
RH4n0 =2  
E0Y/N?  
h16Nr x  
coVT+we  
V1>94/waa  
zPkPC}f(O  
o4f9EJY   
       2b,TkG8K  
分析 JI,hy <3l0  
这个系统的点扩散函数: *B<I><'G  
•    Log (Normal PSF) >`|uc  
•    λ = 0.55 mm =l'_*B8  
•    0.32 waves 3rd order spherical 0fK|}mmZA  
•    EPD = 10 mm E=*Q\3G~  
•    f/# = 9.68 i@^`~vj  
点扩散函数如下图:     eRy'N|'  
CgKSK0/a  
cRr `r[t  
:tG".z  
系统的点扩散函数是: B@vH1T  
•     Log (Normal PSF) o5x^"#  
•     λ = 0.55 mm 4H? Ma|,  
•     1 wave 3rd order spherical )-"L4TC)  
•     EPD = 13.31 mm }t-|^mY>  
•     f/# = 7.27 +i!M[  
点扩散函数如下图: 0_pwY=P  
W1`ZS*12D  
76r s)J[*w  
       :Qp/3(g e  
演算 ^ED>{UiNI  
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:       TC#B^m`'p  
6b01xu(A[  
E+Mdl*  
  
CHw_?#h  
在这个等式中变量定义如下: \)uad5`N  
•     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) BD#;3?|  
•     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) L^s;kkB  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx +`3ZH9  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); EoCwS  
•    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, ...) }jgAV  
•   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) )II,HT-LY  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) F|Ihq^q  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 <ijmkNVS  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 R0d|j#vP  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) "Oko|3  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) G_mu7w  
•     F == focal length(焦距) P`9A?aG.Z  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) o9\m? ~g!E  
比较 {[~,q\M[  
在下图中: %~2m$#)  
透镜EPD=10mm D}3fx[  
截止频率=184lp/mm >G~;2K[  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     io3'h:+9s  
bC-x`a@  
tb\pjLB][  
rNC3h"i\  
在下面的图表中: 4O^1gw  
透镜EPD=13.31 mm 6 74X)hB  
截止频率=250 lp/mm 7~f6j:{|z  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm ,jcp"-5#j  
e'&{KD,-T  
h8Si,W 3o  
>@uYleD(  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 wJkkc9Rh'(  
`VN<6o(  
>E=a~ O  
vy?YA-  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ':$a6f &T  
]NsaFDi\  
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