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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 "fU=W|lY  
bd5\Rt  
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。 9!NL<}]{  
g~rZ=  
建立系统 iT227v!s  
nxS|]  
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。 5N@k9x  
;%0$3a  
m6a`OkP  
[U5[;BNRD  
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。 iV58 m  
O&RW[ml*3  
Pv|g.hH9m  
&5h{XSv  
a`  s2 z  
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。   | (JxtQqQg  
G3 rTzMO  
!ow:P8K?  
K`{P/w  
]bLI!2Kr  
3CL/9C>  
4>-'wMW")  
:PE{2*  
w9< <|ZaU  
       BiT #bg  
分析 #^4p(eZ[}  
这个系统的点扩散函数: ;h<(vc3@f  
•    Log (Normal PSF) (~q.YJ'  
•    λ = 0.55 mm -K eoq  
•    0.32 waves 3rd order spherical dWqKt0uh!  
•    EPD = 10 mm j)xRzImu  
•    f/# = 9.68 rofj&{w  
点扩散函数如下图:     )S@e&a|  
Iv+JEuIi  
3`.*~qW  
c<bV3,  
系统的点扩散函数是: UTB]svC'  
•     Log (Normal PSF) (VV5SvdE  
•     λ = 0.55 mm kl%%b"h'  
•     1 wave 3rd order spherical n_QSuh/Wn  
•     EPD = 13.31 mm 6B`XHdCq  
•     f/# = 7.27 @6h ,#8#  
点扩散函数如下图: >9dzl#  
fIe';a  
E:vgG|??  
       D+m#_'ocL  
演算 iMjoa tt  
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:       -Pt.  
)l?1 dR:sP  
JYbsta  
  
%hDx UZ#0  
在这个等式中变量定义如下: uDD{O~wF,  
•     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) A.tXAOM(VW  
•     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) $~7uDq  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx mxD]`F  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); IR JN  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) zUq ^  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) [l44,!Z&  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) f euATL]  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 X1* f#3cm#  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 Nm$B a.Rg  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) m.F}9HI%hN  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) jkAWRpOc)  
•     F == focal length(焦距) >AK9F. _z  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) {E=BFs  
比较 T*o!#E.  
在下图中: ~:FF"T>  
透镜EPD=10mm 5 EhOvt8  
截止频率=184lp/mm La>fvm  
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。     |\.:h":!0~  
%_Q+@9  
M.FY4~  
Cv[_N%3[  
在下面的图表中: sqXwDy+.  
透镜EPD=13.31 mm '/="bSF  
截止频率=250 lp/mm l bs0i  
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 i+qt L3  
&u`EYxT  
0oK_uY 4g  
35Ro8 5j  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 =kzuU1s  
rEHlo[7^  
:o3>  
pO?v$Rjl  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: `T\_Wje(  
knfEbH  
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