| xunjigd |
2017-02-17 15:25 |
FRED运用：MTF计算
描述 Grv| Wuli
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。 exvsf|
0^^i=iE-u
建立系统 &Gl&m @-j
85]UrwlA4
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。 mer{Jy s
2
{0VyLx
[attachment=75322] : r=_\?
sP7 (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。 QkAwG[4
tDVdl^#
[attachment=75323] 9x\G(w
st>t~a|T
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。 mYvm_t 9
v8[1E>&vx
[attachment=75324] Ckp=d
/;1FZ<zU
[attachment=75325] $Tza <nA
?;Qk!t2U
[attachment=75326] %{"STbO #>
WBIS
[attachment=75327] hFv}JQJw<
m~A/.t%=
分析 |Rc#Q<Vh|
)2S\ :&x
这个系统的点扩散函数： "AVc^ >
• Log (Normal PSF) 2 )YLs5>W%
• λ = 0.55 mm b :00w["
• 0.32 waves 3rd order spherical mLS Ai2Y
• EPD = 10 mm 3-5lO#&#
• f/# = 9.68 w93,N+es6
点扩散函数如下图： @UX`9]-P
z7o5 9&
[attachment=75328] cA kw5}P
fz*6 B NJ
2NM} u\%c/
系统的点扩散函数是： 5ZLH=8L
• Log (Normal PSF) B=7L+6
• λ = 0.55 mm c-F& 4V
• 1 wave 3rd order spherical nYH k~<a
• EPD = 13.31 mm Fg xQ}VvlH
• f/# = 7.27 : %gBcL9T
点扩散函数如下图： \=JKeL|6[S
RD^o& VXO
[attachment=75329] h pU7
>8Y >B)
演算 42M3c& @P
p|%)uA3'/
为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率，分析面的最小半宽需满足以下要求： '4iu0ie>D
|NqQKot1
[attachment=75330] G(>a LF
;FU d.vg{
在这个等式中变量定义如下： `Cc< K8s8
• Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)（分析面的像素数用于照度分布函数） -9mh|&z`
• w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)（分析面的半宽度用于照度分析函数） [(hENX}o :
• Δx == pixel size in lens units（透镜的像素大小单位）= 2w/Nx JG `QJ%
• Nf == number of pixels in the transform grid（在转换网格中的像素数）; /dAIg1ra
• the transform grid must have 2n x 2n pixels（转换网格一定要有2n x 2n个像素） (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) P06K0Fxf
• FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx（FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格，Nf应大于等于Nx） P&K~wP]
• if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128（如果Nx=127，FRED就将Nf 设置为128） uv$y"1'g
• if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 dFlx6H+R!0
• if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 &AzA0r&,
• Δf == pixel size in 1/lens units （1个透镜单元的像素大小）= 1/(Nf*Dx) <_5z^@N3$
• λ == wavelength in lens units（透镜单元的波长） Kxq~,g=t
• F == focal length（焦距） UU_k"D~
• D == entrance pupil diameter（入瞳直径） r v+"=g
J<2N~$
比较 `k+k&t
&Z?uK, 8
在下图中： B*{CcQ<5
透镜EPD=10mm +Fk.B@KT,
截止频率=184lp/mm s<myZ T$
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。 S}>rsg!
plca`
[attachment=75331] [30< 0
在下面的图表中： z;-2xD0&U[
透镜EPD=13.31 mm a}yJ$ 6xi
截止频率=250 lp/mm j%lW+ [%
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 j=7 ]"%
/<@oUv
[attachment=75332] (g 8K?Q
9%x[z%06
杂散光对评价函数的影响 {YkW5zC(L
J4<- C\=4
增加第一表面的BTDF函数，TIS=0.27，表面粗糙度为：90埃 b[$>HB _Na
h'
16"j>
[attachment=75333] Tsa&R:SE
F](kU#3"S
则可以看到表面粗糙对MTF的影响： ? O.&=im_
jYU#]
|k~
[attachment=75334]
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