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infotek 2025-05-21 08:01

FRED应用:MTF的计算

描述 W_\~CntyZ  
4IUdlb  
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。 %c`P`~sp  
'ai3f  
建立系统 BJ,D1E  
UifuRmn  
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。 :@=;WB*0  
K|Kc.   
Kb icP<  
k&M9Hn2  
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。 KO''B or  
t7; ^rk*  
*F)+- BB  
:u4q.^&!e  
EH2a  
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。   [)S7`K;  
8+=-!": ]  
=e j'5m($3  
 8-.jf  
Zy+EIx  
 !L|PDGD  
e4rhB"qQdn  
\fjr`t]  
LF?MO1!M  
       y'#i'0eeL  
分析 M"l<::z  
这个系统的点扩散函数: +@5@`"Jry  
•    Log (Normal PSF) ~V`F5B  
•    λ = 0.55 mm 8V f]K}d  
•    0.32 waves 3rd order spherical 0[QVU,]<  
•    EPD = 10 mm +ia N[F$  
•    f/# = 9.68 k'b'Ay(<  
点扩散函数如下图:     ,2*x4Gycb  
M s5L7S  
AhauNS^"{R  
x+;"(]#  
系统的点扩散函数是: '|~L9t  
•     Log (Normal PSF) )&$p?kF  
•     λ = 0.55 mm YI!@ ,t  
•     1 wave 3rd order spherical ;G\RGU~  
•     EPD = 13.31 mm UL<*z!y  
•     f/# = 7.27 V 'e _gH  
点扩散函数如下图: g*a|QBj%  
,lUr[xzV  
?loP18S b  
       ){S/h<4m  
演算 Pi&8!e<  
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:       VHlo}Ek<#  
/~nPPC  
_`LQnRp(  
  
ouO<un  
在这个等式中变量定义如下: (Ymj  
•     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) W^sH|2g  
•     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) p^/6Rb"e  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx 25m6/Y  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); \&Bvh4Q  
•    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, ...) n |Is&fy  
•   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) ) HPe}(ypt  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) !W?6,i-]  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 KB6'sj  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 ZL{\M|@jz  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) OEwKT7CX  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) hnD=DLW $  
•     F == focal length(焦距) >|!s7.H/J/  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) EKTn$k=  
比较 WK)2/$7@  
在下图中: /_g-w93   
透镜EPD=10mm aW.[3M;?v  
截止频率=184lp/mm B4d\4S_r%  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     Qe,aIh  
W2 p&LP  
s+RSAyU  
 p;k7\7  
在下面的图表中: [l%6wIP&{  
透镜EPD=13.31 mm Ed$;#4  
截止频率=250 lp/mm z3+7gp+I;  
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 m.0: R  
p.50BcDg  
Q q7+_,w  
hJsYKd8g  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 ;kv/(veQ1<  
5q Y+^jO]o  
CQGq}.Jt!  
Jg:%|g  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: X6`F<H`  
{6,  l#z  
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