| xunjigd |
2017-02-17 15:25 |
FRED运用：MTF计算
描述 }X6w"
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。 "%YVA aN
<@$+uZ t+
建立系统 {%\@Z-9%q,
eH V#Mey[
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜，将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜，参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10，该透镜的像平面位于近轴焦点处。 Qv<p$Up6
l{gR6U{e
[attachment=75322] I7\T :Q[
R7 rO7M !
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。 "rrw~
xn>N/+,
[attachment=75323] HB,?}S#TP
EbeSl+iMx_
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。 6!HYx
82 dmlPwJC
[attachment=75324] $Xh5N3
,9M 2'6=
[attachment=75325] "(iD Ul
9^&B.6! 6
[attachment=75326] IML.6<,(Z
oE_ *hp+
[attachment=75327] w9StW9 4p
I/%L,XyRI
分析 _F(Np\%_
OnH3Ss$
这个系统的点扩散函数： JAM]neKiX
• Log (Normal PSF) 86e aX+ F
• λ = 0.55 mm iL!4r]~H
• 0.32 waves 3rd order spherical uz I -1@`
• EPD = 10 mm \< hHZS
• f/# = 9.68 VN0KK
1 I
点扩散函数如下图： jZQ{ X MF
If]rg+|U
[attachment=75328] e _(';Lk
Qp7F3,/#
gi>W&6
系统的点扩散函数是： 0Y'ow=8M
• Log (Normal PSF) P @J)S ?
• λ = 0.55 mm
}ik N
• 1 wave 3rd order spherical s)?GscPG!
• EPD = 13.31 mm OnU-FX<
• f/# = 7.27 r 7#.DJnN.
点扩散函数如下图： F2MC)&#
yVQW| D0,j
[attachment=75329] &grvlK
}
,^p{J/
演算 ;<G K{8
]t~'wL #Z
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： 0>46ZzxUZ
bPif"dhHe
[attachment=75330] >Q'*~S@v3
JIjo^zOXsc
在这个等式中变量定义如下： ao0^;
• 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） K2\ )9
• 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） itE/QB
• Δx == pixel size in lens units（透镜的像素大小单位）= 2w/Nx Wsp c ;]&
• Nf == number of pixels in the transform grid（在转换网格中的像素数）; ^O =G%de
• 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, ...) )#GF:.B
• 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） 8GRB6 -.h
• if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128（如果Nx=127，FRED就将Nf 设置为128） `K n+d~S4
• if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 u\M xQIo'u
• if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 HO_(it \
• Δf == pixel size in 1/lens units （1个透镜单元的像素大小）= 1/(Nf*Dx) {2QP6X sJ
• λ == wavelength in lens units（透镜单元的波长） V2xvuDHI
• F == focal length（焦距） a#G3 dY>
• D == entrance pupil diameter（入瞳直径） _ mk@1ft
>y,. `ECn
比较 hrO9_B|#
p] N/]2rR
在下图中： 4"3.7.<Q`
透镜EPD=10mm '/9q7?[E!
截止频率=184lp/mm oX*;iS X
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。 MslgQmlM
{-Mjs BR
[attachment=75331] >)u{%@Rcy{
在下面的图表中： LE)$_i8gX
透镜EPD=13.31 mm I-1N Zgv
截止频率=250 lp/mm +S+=lu _
图像平面网格=128*128像素，在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm R# .H&#
CW/<?X<!n
[attachment=75332] 7
, _b
KT*>OY I
杂散光对评价函数的影响 Vy| 4k2
s? Xgo&rS_
增加第一表面的BTDF函数，TIS=0.27，表面粗糙度为：90埃 Zy.ls&<:
/u_9uJ"-K(
[attachment=75333] 0*9xau{(
[Y?Y@x"MZ
则可以看到表面粗糙对MTF的影响： fBh/$
@|sBne rE
[attachment=75334]
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