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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 }t{^*(  
vf'jz`Z  
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。 6(;[ov1  
J'&? =|  
建立系统 m`w6wz  
53#5p;k  
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。 X=7vUb,\gB  
Kof-;T  
,DsT:8  
Z|7I }i  
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。 >L3p qK   
ZX RN?b  
~1z8G>R  
+hYmL Sq  
"PM:&v  
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。   ).6/ii9gt  
lIT2 AFX+  
  rs KE  
%x)U8  
~wV98u-N  
2+rao2  
8IcQpn#  
_34YH5  
#nL0Hx7]E  
       6#-; ,2i  
分析 V'#u_`x"D)  
这个系统的点扩散函数: E&=?\KM  
•    Log (Normal PSF) = ft$j  
•    λ = 0.55 mm [<yUq zm  
•    0.32 waves 3rd order spherical x{w?X.Nt  
•    EPD = 10 mm E<_6O Cz  
•    f/# = 9.68 O[J+dWyp  
点扩散函数如下图:     jWjK-q@Y  
ziip*<a !_  
8i~'~/x  
biuo.OG]  
系统的点扩散函数是: Q9 ",  
•     Log (Normal PSF) / S^m!{  
•     λ = 0.55 mm DO*C]   
•     1 wave 3rd order spherical u+I3VK_)  
•     EPD = 13.31 mm `t"Kq+  
•     f/# = 7.27 lY,1 w  
点扩散函数如下图: iC\=U  
~H."{  
*)sz]g|d  
       %5w)}|fw  
演算 *m/u3.\  
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@-9{<  
TuR?r`P%  
>sY+Y22U  
  
 X0L{#U  
在这个等式中变量定义如下: qWK7K%-$ E  
•     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) v Cr$miZ  
•     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) )^xmy6k  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 5,fzB~$TX(  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); uv d>  
•    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, ...) p{GDW_  
•   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) U}TQXYAg  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) AE~}^(G`  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 B*Xh$R  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 <o`]wOrl  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) "6h.6_bTw  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) u>@G:kt8  
•     F == focal length(焦距) nr6U> KR^  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) $*> _0{<  
比较 xrd ^vE  
在下图中: J?DyTs3 Z  
透镜EPD=10mm )^3655mb  
截止频率=184lp/mm $l0w{m!P  
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。     AX?6Q4Gq1  
M6n.uho/  
=-Tetp  
< ,n4|z)  
在下面的图表中: XS@6jbLE  
透镜EPD=13.31 mm G(e?]{(  
截止频率=250 lp/mm (CwaO m{g  
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 %oQj^r!Xd  
'!GI:U+g  
:a`m9s 4  
}3e+D  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 3iwZUqyq  
\`&fr+x  
p `Z7VG  
->UrWW^  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: T!r7RS  
/qr8  
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