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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 bUf2uWy7  
4+od N.  
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。 vs/.'yD/C  
8 'Z#sM^E  
建立系统 +zQ a"Ep*  
0Ii* "?s  
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。 yVvO!  
|hjm^{!TpW  
y]B?{m``6  
+ RX{  
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。 Wc4F'}s  
1MH[-=[Q  
8,pnm  
oZxC.;xJ  
{(@M0?  
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。   :?s~,G_*l  
}1P>^I"[Y  
{)j3Pn  
P%A^TD|  
<=A1d\   
Q# w`ZQX3  
Y]aVa2!Wb  
WG8}}`F|  
Xm./XC  
       k{<]J5{7  
分析 Ah,X?0+  
这个系统的点扩散函数: -y70-K3  
•    Log (Normal PSF) +85i;gO5  
•    λ = 0.55 mm w yP|#Z\  
•    0.32 waves 3rd order spherical 7F OG^  
•    EPD = 10 mm XBE+O7  
•    f/# = 9.68 ;0ap#6T  
点扩散函数如下图:     q~68)D(  
?El8:zt?|  
g5X;]%:  
5qzFH,  
系统的点扩散函数是: U}ei2q\  
•     Log (Normal PSF) ]z EatY  
•     λ = 0.55 mm 45` i  
•     1 wave 3rd order spherical j^#4!Ue  
•     EPD = 13.31 mm DD`Bl1)  
•     f/# = 7.27 n,hl6[OL7  
点扩散函数如下图: #nV F.  
+eSNwR=  
5+*MqO>  
       @>n7  
演算 RKoM49W  
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:       o! W 71  
(jbHV.]P9  
m20:{fld  
  
c5x2FM z  
在这个等式中变量定义如下: wVU.j$+_#  
•     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) c++GnQc.  
•     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) Y5nj _xQJL  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx \$GM4:R D  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); $+CKy>  
•    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, ...) ~d]X@(G&  
•   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) 32nB9[l  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) G`H4#@]  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 qxKW% {6o  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 coa+@g,w7#  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) m)l<2 `CM  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 0c6b_%Rd  
•     F == focal length(焦距) 8S*3W3HY  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 'sb&xj`d  
比较 @r7ekyO8)  
在下图中: qWz%sT?C3L  
透镜EPD=10mm MIa#\tJj  
截止频率=184lp/mm X{cFq W7  
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。     J @eu ]?h  
je_:hDr  
ncw)VH;_-  
L@9@3?  
在下面的图表中: M_ *KA  
透镜EPD=13.31 mm {A<pb{<u  
截止频率=250 lp/mm {}gx;v)  
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 JZ=ahSi  
v\&C]W]  
#aHPB#  
(*qMs)~]B  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 X#v6v)c  
Fpe>|"&  
CMu/n]?c  
h{xq  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 0iS"V^aH  
Fsdp"X.  
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