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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 q$ghLGz  
z xZtz  
FRED可以计算一个给定系统的MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 ? S=W&  
D>T],3U(H  
建立系统 K3$` Kv>I  
W,hWOO  
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。 P]<= ! F  
Il~01|3+m  
U_z2J(e~  
>X Qv?5  
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。 +`| *s3M  
h%#_~IA:|  
8LM #WIm?  
CSn<]%GL  
K!8zwb=fq  
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。   Mn^zYW|(  
?KN:r E  
!)H*r|*[  
z)L}ECZh9  
[ F([  
\gKdD S  
_3^y|_!  
5h_5Z~  
, r+"7$  
       0-e  
分析 m3 IP7h'  
这个系统的点扩散函数: =&NOHT>  
•    Log (Normal PSF) H*U`  
•    λ = 0.55 mm  Q9y*:  
•    0.32 waves 3rd order spherical $Lq:=7&LRn  
•    EPD = 10 mm ]if;A)'  
•    f/# = 9.68 $iJnxqn  
点扩散函数如下图:     $AwZ2HY  
z%2w(&1  
Jh2Wr!5  
:I/  
系统的点扩散函数是: j 2}v}  
•     Log (Normal PSF) ?n*fy  
•     λ = 0.55 mm Gp1EJ2d8  
•     1 wave 3rd order spherical zHFTCL>"  
•     EPD = 13.31 mm $pu3Ig$^  
•     f/# = 7.27 D!l8l49hLu  
点扩散函数如下图: wc[c N+p  
S%+R#A1  
K\sbt7~  
       F.KrZ3%4iB  
演算 m "]!I~jd  
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:       mU]s7` %<>  
6&],WGz  
kMS5h~D[  
  
i[=C_+2  
在这个等式中变量定义如下: GVObz?Z]SB  
•     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) hAa[[%wPhU  
•     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) F$ {4X /9n  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx G2@KI-  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); v72,h  
•    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, ...) hZF(/4Z2  
•   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) u9}!Gq  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) + U5U.f%  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 QN #)F  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 zlMlMyG4  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) MgnE-6_c  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) \\iK'|5YG  
•     F == focal length(焦距) *f*f&l%  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) "`]'ZIx[R/  
比较 $ 'u \B  
在下图中: .\4l'THn,0  
透镜EPD=10mm U$09p;~$Ww  
截止频率=184lp/mm ;&`:|Hf*  
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。     `r.N  
 7kM4Ei  
KL~AzLI  
J" wKRy  
在下面的图表中: thQ J(w  
透镜EPD=13.31 mm q (1r<2  
截止频率=250 lp/mm y{;u@o?T  
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 ~9i qD  
E@]sq A  
LO}z)j~W  
\!7*(&yly  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 eEie?#Z/6  
q-uLA&4  
KE#$+,?  
:5<#X8>d  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: j #es2;  
0w+5'lOg  
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