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infotek 2025-05-21 08:01

FRED应用:MTF的计算

描述 D5 ^WiQ<  
2lBu"R6}  
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。 {7o|*M  
ekuRGG  
建立系统 ZlYb8+rW  
`)eqTeW  
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。 ]i:O+t/U  
i52:<< 8a  
)Y,>cg:z~  
`]g}M,  
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。 ;+]GyDgVq  
9Vv&\m!0  
YPsuG -is  
V9kL\Ys  
gkNvvuQXc  
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。   E&RK My)  
6 {tW$q  
!/MHD  
DvvjIYB~  
|(a< b  
Wtwh.\Jba  
~4+=C\r  
Y$?<y   
h+h`0(z  
       ?I.<mdhN#t  
分析 NEh5    
这个系统的点扩散函数: gb_k^wg~1'  
•    Log (Normal PSF) t^qPQ;"=,  
•    λ = 0.55 mm 3EKqXXzOB  
•    0.32 waves 3rd order spherical ?$xZ$zW  
•    EPD = 10 mm O)!MWmr  
•    f/# = 9.68 q@x{6zj  
点扩散函数如下图:     Jm8#M z  
G.a^nQ@e%  
Ni[2 p  
{'#^  
系统的点扩散函数是: v1Lu.JQC$  
•     Log (Normal PSF) NPM}w!  
•     λ = 0.55 mm v='h  
•     1 wave 3rd order spherical :kDHwYv$  
•     EPD = 13.31 mm 4X2/n  
•     f/# = 7.27 DKfw8"L]  
点扩散函数如下图: T7=~l)I  
z`D;8x2b  
3g]Sp/  
       xA9{o+  
演算 5M2G ;o  
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:       gs_nUgcA  
u;Q'xuo3  
YRYAQj/7  
  
vH+QI  
在这个等式中变量定义如下: }pa@qZXh  
•     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) "$tP>PO{<  
•     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) e8@@Pi<sB  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx hYW<4{Gjr  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); Ii,Lj1Q  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) %<q l  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) S/|'ggC  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) Cu0N/hBT  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 :*"0o{ ie  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 o5\nqw^  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) }F1|& A  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) ]3C&l+m$ot  
•     F == focal length(焦距) H|H!VPof]  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) I"^ `!8<q  
比较 {<a(1#{  
在下图中: V Z[[zYe  
透镜EPD=10mm eGS1% [  
截止频率=184lp/mm E3\O?+ h#  
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。     3 n/U4fn_  
0.-2FHc9L  
I% 43rdoPe  
SR#X\AWM  
在下面的图表中: >`a)gky%~  
透镜EPD=13.31 mm [{ak&{R,9{  
截止频率=250 lp/mm Z_Ox'  
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 gg(^:`+  
L\8 tqy.  
h:3`e`J<h  
=~% B}T  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 [EDw0e  
kn_%'7  
h1Ca9Z_  
!Jw   
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: #_}lF<k  
#~54t0|Cd>  
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