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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 S! .N3ezn  
Lf Y[Z4  
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。 G<~P||Lu^  
GlT/JZ9  
建立系统 U71A#OD^U  
*m 6*sIR  
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。 /\pUA!G)BD  
N VDvd6  
368H6 Jj  
O-+!KXHd[  
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。 8ePzU c\#  
1n $  
^687U,+  
q(5  
"N=q>jaX  
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。   uD`Z\@Z  
lF$$~G  
OJLyqncw  
ve*6WDK,H  
_b[Pk;8}j;  
R1:7]z0B  
9:Z|Z?>?  
g^k=z:n3,  
k%LsjN.S  
       8w3Wy<}y  
分析 2u} ns8wn  
这个系统的点扩散函数: y)`q% J&  
•    Log (Normal PSF) Uetna!ABB  
•    λ = 0.55 mm 'G3|PA7v  
•    0.32 waves 3rd order spherical Z ^yn S  
•    EPD = 10 mm leJ3-w{ 2  
•    f/# = 9.68 Olq`mlsK  
点扩散函数如下图:     #pMpGw$  
RgVg~?A@  
v/G^yZa  
 w"h'rw  
系统的点扩散函数是: ]Ai!G7s8P  
•     Log (Normal PSF) GF*E+/ ;  
•     λ = 0.55 mm  #U/L8  
•     1 wave 3rd order spherical 'i8?]` T  
•     EPD = 13.31 mm `)1qq @  
•     f/# = 7.27 2!Pwg0%2  
点扩散函数如下图: %VgK::)r  
n,|YJ,v[  
:,MI,SwnS  
       $/P\@|MqYQ  
演算 ^|%7}=e  
为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求:       j(Tk6S  
 W o$UV  
q%Lw#f  
  
;0E[ ; L!  
在这个等式中变量定义如下: 6E:5w9_=c  
•     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) VD2o#.7*eu  
•     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) <D(|}5qR  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 2H`;?#Uq:  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); Th5}?j7  
•    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, ...) ]+AgXUrbOD  
•   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) yI$Mq R  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) eLop}*k  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 6Nz S<  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 AKKVd% P(  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) *(Us:*$W.  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) @-}!o&G0  
•     F == focal length(焦距) \&%y4=y<sE  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) A,GJ6qp3  
比较 >qynd'eToR  
在下图中: Sy34doAZ  
透镜EPD=10mm hHqsI`7c  
截止频率=184lp/mm SCD;(I~4  
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。     C= PV-Ul+  
L"V~M F  
fZJO}  
e#{l  
在下面的图表中: 0Ewt >~n  
透镜EPD=13.31 mm %v1*D^))  
截止频率=250 lp/mm IHf#P5y_  
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 M% FKg/  
)]m_ L$9  
m_>~e}2'A  
^]?Yd)v  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 .[X"+i\  
8]0?mV8iOE  
82Nw 6om6i  
tsqWnz=)  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: JWs?az  
OL$^7FB  
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