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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 blkPsp)m"  
 +&<k}Mz  
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。 AN)r(86L  
fk\]wFj  
建立系统 ~ ^fb`f+%  
I]WvcDJ}C  
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。 O.{  
CXTt N9N9  
VeOM `jy  
=o'g5Be<F  
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。 $Xqc'4YOZ  
h\+8eeIl  
Ydyz-  
\$gA2r  
Qm_;o(  
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。   % pAbkb3m  
$"?$r  
R^"mGe\LL  
U(%6ny  
 %\~U>3Q  
sj6LrE=1  
0-/@-qV\  
n3$u9!|P  
UUF]45t>  
       -C* 6>$A  
分析 uG-S$n"7K  
这个系统的点扩散函数: m[BpV.s  
•    Log (Normal PSF) E%a&6W  
•    λ = 0.55 mm hDc2T  
•    0.32 waves 3rd order spherical 'lOQb)  
•    EPD = 10 mm p[)yn%uh  
•    f/# = 9.68 *w}r:04F  
点扩散函数如下图:     &>G8DvfJ9  
9_ ~9?5PU  
 i(V  
r,Msg&rT  
系统的点扩散函数是: .:e#!~Ki  
•     Log (Normal PSF) 4M+f#b1  
•     λ = 0.55 mm 4 []!Km  
•     1 wave 3rd order spherical _,igN>  
•     EPD = 13.31 mm LLbI}:  
•     f/# = 7.27 Dn#UcMO>W  
点扩散函数如下图: -#R63f&  
md|I?vk  
j,z)x[3}  
       XXeDOrb  
演算 r> .l^U9hJ  
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:       D%6}x^`Qk  
_xnJfW_  
- b`  
  
Q5_,`r`  
在这个等式中变量定义如下: '2rSX[$ tf  
•     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) 'pF$6n;  
•     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) *xpPD\{k  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 7uO tdH+  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 'z@]hm#  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) v?n# C  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) 735l&(3A\  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) 2EO9IxIf  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 R[TaP 7n  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 e)3Mg^  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) ;ZkY[5  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) dP#7ev]'  
•     F == focal length(焦距) NGZtlNvh  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) ,mz7!c9H^a  
比较 1`l(H4  
在下图中: /q/^B> ]  
透镜EPD=10mm ]/AU_&  
截止频率=184lp/mm 9Vt6);cA-]  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     JIc9csr:b  
` M-  
!>&G+R+k  
i.7$~}  
在下面的图表中: G/w@2lYx  
透镜EPD=13.31 mm {}=5uU2Tu  
截止频率=250 lp/mm Ki%)LQAg  
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 !~ j9Oc^  
0BAZWm  
%:dd#';g  
?*<1B  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 P E[5oH  
1k"i"kRM  
WMFn#.aY5  
(X (:h\^  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: J|cw9u  
`];ne]xM  
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