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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 88%7  
Wp7lDx  
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。 xz!b@5DR'%  
-J7BEx  
建立系统 (9gL  
2% ],0,o  
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。 9g %1^$R  
ybsQ[9_36  
z$#q'+$  
er<yB#/;-  
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。 S$O+p&!X  
%H)^k${  
'OrGt_U  
)\nKr;4MH  
B49: 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。   \gz(C`4{j  
c lhmpu  
EI+RF{IKh  
{owXyQ2mK  
An0Dq jR  
rV6&:\  
6z-ZJ|?  
[)efh9P*  
^"lVTDsU  
       dnEIR5%+.  
分析 eyM<#3\\S  
这个系统的点扩散函数: a^{"E8j  
•    Log (Normal PSF) j p"hbV  
•    λ = 0.55 mm 4F[4H\>'  
•    0.32 waves 3rd order spherical zWs ("L(#s  
•    EPD = 10 mm g&E3Wc  
•    f/# = 9.68 Ms4~P6;%  
点扩散函数如下图:     38<Z=#S  
azK7kM~  
K_SURTys  
0H9UM*O  
系统的点扩散函数是: T`ofj7$:  
•     Log (Normal PSF) r`dQ<U,  
•     λ = 0.55 mm X RQz~Py  
•     1 wave 3rd order spherical a:v5(@8  
•     EPD = 13.31 mm 9~7s*3zI  
•     f/# = 7.27 ;?h+8Z/{  
点扩散函数如下图: M6nQ17\{  
WilKC|R]P  
*F:)S"3_~e  
       U ;%cp  
演算 gZf8/Tp\z  
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:       uM"_3je{W2  
C%RYQpY*c  
l('@~-Zy  
  
#Sc9&DfX  
在这个等式中变量定义如下: EvP\;7B  
•     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) te[#FF3{  
•     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)  `1`Qu!  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 0 s$;3qE  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); `=Z3X(Kc  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) wU}%]FqtZ=  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) 5+DId7d'n  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) 6*&$ha}X  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 u7/]Go44  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 P Dgd'y  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) M\_IQj  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) f1$'av  
•     F == focal length(焦距) -HU4Ow  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) o#K*-jOfiH  
比较 ^TZ`1:oL#  
在下图中: XN&cM,   
透镜EPD=10mm vojXo|c  
截止频率=184lp/mm Oq9E$0JW  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     #E$*PAB  
71+ bn  
FP<mFqy  
}?)U`zF)7}  
在下面的图表中: s-801JpiJ  
透镜EPD=13.31 mm OLZs}N+;]  
截止频率=250 lp/mm k>)Uyw$!  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm 8l l}"  
6Z l#$>P  
";U#aK1p  
5Q/jI$^h0Z  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 7G+E+A5o&  
lyD=n  
3}}8ukq  
9RPZj>ezjA  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: %"Ia]0  
&+]-e;[  
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