| xunjigd |
2017-02-17 15:25 |
FRED运用：MTF计算
描述 q% /\
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。 RGLJaEl !
U
UhlKV|5
建立系统 ?X+PNw|pf
U]&/F{3
im
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。 J'%W_?wZ
%KPQ|^WE
[attachment=75322] 3F8K F`*
R].xT - 1
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。 Jsa;pG=3&
$Ji;zR4,
[attachment=75323] j|>^wB
e**5_L
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。 \('WS[$2
(+nnX7V?I
[attachment=75324] *Oq& g\K)
1 X pqnyL&
[attachment=75325] H~?7 : K
? r}2JHvN
[attachment=75326] vs{V Rc
\.?' y71
[attachment=75327] jFl!<ooC o
Rw<O%i5/d
分析 xS; tmc
, E8g~ZUY9
这个系统的点扩散函数： JF'<""
• Log (Normal PSF) [M#(su 0fv
• λ = 0.55 mm g)}q3-<AK>
• 0.32 waves 3rd order spherical ;3iWV"&_A
• EPD = 10 mm tlYB'8bJY
• f/# = 9.68 E;Y D5^B
点扩散函数如下图： dpT?*qLM
"g/UpnH
[attachment=75328] " eS-i @
!/]z-z2>
5^{ I}Q
系统的点扩散函数是： @W=: r/
• Log (Normal PSF) 8g?2( MT;
• λ = 0.55 mm v
<m=g!
• 1 wave 3rd order spherical #+
{%>f
• EPD = 13.31 mm T#KVN{O
• f/# = 7.27 ;)vs=DK:)
点扩散函数如下图： z"*3p8N
Xif>ZL?aXb
[attachment=75329] U^Iq]L
`69xR[f
演算 [;#^h /5E
Icx)+Mq
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： (e 32oP"
^vZu[ m
[attachment=75330] 1i#U&
miV 8ja V
在这个等式中变量定义如下： <!-#]6
• 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） )o;n2T#O
• 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） 6?-,@e
• Δx == pixel size in lens units（透镜的像素大小单位）= 2w/Nx K,!f7KKo
• Nf == number of pixels in the transform grid（在转换网格中的像素数）; -3SRGr
• 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, ...) GXR7Ug}k
• 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） 9 LUk [V
• if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128（如果Nx=127，FRED就将Nf 设置为128） N::.o+1
• if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 ||;a#FZ^
• if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 JY9hD;`6y
• Δf == pixel size in 1/lens units （1个透镜单元的像素大小）= 1/(Nf*Dx) .p'\@@o5
• λ == wavelength in lens units（透镜单元的波长） ^ lG^.
• F == focal length（焦距） P9]95.j
• D == entrance pupil diameter（入瞳直径） ze uSk| O
iJk/fvi
比较 XRn+6fn|
nz` "f,
在下图中： u73/#!(1=H
透镜EPD=10mm 84gj%tw'-
截止频率=184lp/mm HqA3.<=F,
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。 !< ^`Sx/+
?Q6ZZQ~
[attachment=75331] TzrU |D?
在下面的图表中：
&_Z8:5e
透镜EPD=13.31 mm xKoNo^ FF
截止频率=250 lp/mm %/wfY Rp*
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 )Ju $PrO
cWa> rUsF
[attachment=75332] L\^H#:?t
[~ |e:
杂散光对评价函数的影响 (d-j/v*4
(<#Ns W!z
增加第一表面的BTDF函数，TIS=0.27，表面粗糙度为：90埃 r<.*:]L
<~Tfi*^+
[attachment=75333] V__n9L /t
z|G 39
则可以看到表面粗糙对MTF的影响： y{\(| j
>V3pYRA
[attachment=75334]
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