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    [技术]FRED应用:MTF的计算 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-05-21
    描述 7G(X:!   
    Ek:u[Uw\  
    FRED可以计算一个给定系统MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 $%<gp@Gz  
    x:(e: I8x(  
    建立系统 DN+iS  
    &,+ZN A`P  
    这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 W cnYD)  
    QJ QQ-  
    iV%% VR8b  
    iJcl0)|  
    光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 Q{RHW@_/  
    m@~HHwj  
    7RO=X%0A  
    HO' HkVA  
    z&eJ?wb  
    光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   j_Fr3BWS  
     W* YfyM  
    }r N"H4)  
    7}xKiHh:  
    zx^)Qb/EL6  
    L^22,B 0  
    Q x:+n`$/  
    8.@ yD^'  
    &{8 "- dw  
           u931^~Ci  
    分析 McfSB(59  
    这个系统的点扩散函数: :]x)lP(3E  
    •    Log (Normal PSF) 0X@5W$x  
    •    λ = 0.55 mm SU*P@?:/}  
    •    0.32 waves 3rd order spherical ,5q^/h  
    •    EPD = 10 mm t.m $|M>  
    •    f/# = 9.68 !-: a`Vs+  
    点扩散函数如下图:     *rWE.4=&  
    ]UMwpL&rY  
    ,L`qV  
    D}:D,s8UP  
    系统的点扩散函数是: %o~zsIl  
    •     Log (Normal PSF) c45Mv_  
    •     λ = 0.55 mm W2REwUps  
    •     1 wave 3rd order spherical [QeKT8  
    •     EPD = 13.31 mm H~ (I  
    •     f/# = 7.27 7FWf,IjcGY  
    点扩散函数如下图: BWd?a6nU}  
    ImgKqp0Z  
    CnAhEf)b  
           rq$%  
    演算 u{J:wb  
    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:       ]t<%v_K  
    b\}`L"  
    ZgN*m\l  
      
    _,vJ0{*  
    在这个等式中变量定义如下: T%Z`:mf  
    •     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) I(<1-3~  
    •     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) )Y)7p//  
    •     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx j+s8V-7(  
    •     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); K":- zS  
    •    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, ...) YV0e)bf  
    •   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) rsrv1A=t?  
    •    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) Oi7|R7NE  
    •    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 `,TPd ~#~  
    •    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 2H4+D)  
    •    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) |i1z47jN6P  
    •     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) G.L4l|%W  
    •     F == focal length(焦距 ucTkWqG  
    •     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) x!S8'  
    比较 594$X@ !v  
    在下图中: 1298&C@  
    透镜EPD=10mm )5&Wt@7Kj`  
    截止频率=184lp/mm W.>yIA%  
    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。     InRn!~_N  
    K{HdqmxL.I  
    a]75z)X R  
    *,mbZE=<  
    在下面的图表中: ^ .>)*P  
    透镜EPD=13.31 mm @@}A\wA-  
    截止频率=250 lp/mm ;b(/PH!O  
    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 ~ 5`Ngpp  
    v)BUt,A  
    ~KEnZa0  
    _)lK.5  
    增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 sd Z=3)  
    df}B:?Ew.  
    vrh}X[JEw'  
    $yRbo '-  
    则可以看到表面粗糙对MTF的影响: 852$Ui|I  
    D`iWf3a.  
     
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