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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 LvsNU0x  
me+F0:L  
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。 'n9<z)/,!  
V?a+u7*U&  
建立系统 @C]Q;>^|  
t_-1sWeA!  
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。 yj6o533o  
0jlwL  
q\P"AlpC!  
:jol Nl|a  
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。 iG\ ]  
c Bl F  
PfaBzi9?f  
W3XVr&  
jb!R  
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。   FZW)C'j  
t4a/\{/#9|  
k}5Sz  
SD"'  
j{i3lGaN  
.#M'  
MT8BP)C  
I.f)rMl+h  
`h>a2   
       . C g2Y  
分析 s&<6{AU(id  
这个系统的点扩散函数: \"]vSx>  
•    Log (Normal PSF) |mSFa8G@  
•    λ = 0.55 mm !$/1Q+  
•    0.32 waves 3rd order spherical y~.k-b<{[  
•    EPD = 10 mm {9tKq--@E9  
•    f/# = 9.68 -R^OYgF  
点扩散函数如下图:     #}/YnVk  
mVg$z  
r[ UZHX5+S  
wj-=#gyAoo  
系统的点扩散函数是: As$:V<Z  
•     Log (Normal PSF) y;)j  
•     λ = 0.55 mm ax]Pa*C}  
•     1 wave 3rd order spherical `D0>L '  
•     EPD = 13.31 mm j-e gsKR  
•     f/# = 7.27 xWwQm'I2}  
点扩散函数如下图: Qi 3di  
BO#XQ,  
P}] xz Vy  
       J}Q4.1WG$  
演算 Q>jx`68'KI  
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:       e)pQh& uD  
w4m -DR5  
(;f7/2~`  
  
-^C't_Q o  
在这个等式中变量定义如下: K%Dksx7ow  
•     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) }ze,6T*z  
•     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) Ck71N3~W  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx %\5 wHT+)  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); ra="4T$va  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) Q}pnb3J>T  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) lzJ[`i.  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) E\3fL"lM  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 [(Z sQK  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 T7vSp<i/  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) {[r}&^K15  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) (zW;&A  
•     F == focal length(焦距) Rgb1B3gu  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) qH3<,s*  
比较 @8IY J{=  
在下图中: I%.96V  
透镜EPD=10mm <78]OZ] Z  
截止频率=184lp/mm 28 h3Ayw4  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     3~zK :(  
udRum7XW 3  
9.<dS  
I) mP ?  
在下面的图表中: `t0?PpUo  
透镜EPD=13.31 mm ``%uq)G=D  
截止频率=250 lp/mm XkB^.[B  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm m7zx,bz>  
YeN /J.R  
4>q^W$  
$U,`M"  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 @,Je*5$o"  
6XVr-ef  
%9|}H [x  
( K5w0  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: t;[L-|^  
q3+G  
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