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infotek 2024-11-14 07:54

FRED应用:MTF的计算

描述 -@>{q/  
x=*&#; Y|  
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。 t'44X  
`O\>vn  
建立系统 gVG^R02#<k  
U^PXpNQ'  
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。 'cO8& |  
|1@O>GG  
Olzw)WjG  
F.vRs|fk  
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。 w.m8SvS&b  
Wb}-H-O  
Zl>SeTjB-  
K6v~!iiK$  
_U~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。   <9@n/  
Z=Y29V8  
RC_Pj)  
Jm4uj &}3  
KsULQJ#,  
XFhH+4#]  
PD&e6;rj;  
//@6w;P  
+g1>h ,K 3  
       k{*EoV[.$  
分析 #BRIp(65-6  
这个系统的点扩散函数: 7 A0?tG  
•    Log (Normal PSF) 0,hs %x>v  
•    λ = 0.55 mm $0Y`> 3  
•    0.32 waves 3rd order spherical G$C2?|V)=  
•    EPD = 10 mm %FjUtB  
•    f/# = 9.68 ,hzRqFg2  
点扩散函数如下图:     OX"Na2-el  
m>uG{4<-  
2}^=NUM\NX  
I9kz)Q o  
系统的点扩散函数是: W?Z>g"  
•     Log (Normal PSF) Dw i-iA_q  
•     λ = 0.55 mm 6J;!p/C8E  
•     1 wave 3rd order spherical Cmx<>7fN  
•     EPD = 13.31 mm ,:Px(=d4  
•     f/# = 7.27 $ #=d@Nw_  
点扩散函数如下图: i#:To |\u  
VxY]0&sq  
4X=VNORlU0  
       Gamn,c9  
演算 *~8F.c x  
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:       "kApGNB  
{C w.?JU  
S257+ K9  
  
~gX1n9_n  
在这个等式中变量定义如下: g1t6XVS$9  
•     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) 0H_Ai=G  
•     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) x}2nn)fdZ  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx *(x.egORd  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); {t;o^pUF  
•    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, ...) Oti;wf G7o  
•   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) c =m#MMc)  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) $#V'm{Hh  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 &A s>Y,y  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 &r[f ;|o  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) _`gF%$]b  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 7~2_'YX>:  
•     F == focal length(焦距) % Z6Q/+#fn  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) Mnranhe>G  
比较 ,Ee5}#dI  
在下图中: V_3oAu54s{  
透镜EPD=10mm {/noYB<;  
截止频率=184lp/mm ]v<8 l4p;  
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。     >FE8CH!W&  
-#I]/7^  
|6So$;`  
knO X5UnS  
在下面的图表中: i?^L",[  
透镜EPD=13.31 mm bB4FjC':  
截止频率=250 lp/mm J *LPv9)  
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 Wl3S]4A  
KaEaJ  
rQzdHA  
@*rMMy 4  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 !$98 U~L  
sd4eG  
IWYQ67Yj   
|}{gE=]  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: X!g;;DB\  
=?|$}vDO[  
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