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infotek 2025-05-21 08:01

FRED应用:MTF的计算

描述 d2fiPI7lg  
IZuP{7p$  
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。 z9w]{Zd_,d  
=^z*p9ZB  
建立系统 BmaY&?  
wLxuSs|  
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。 ?}HZJ@:lB  
KQ ^E\,@o  
qv[w 1;U"  
3gYtu-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。 -$I$zo  
!LCy:>i!d  
@ 6*eS+t\  
=.l>Uw!  
ra8AUj~RX  
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。   DABV}@K"  
n[\L6}  
Nz:p(X!  
\H 5t-w=  
h+}{FB 29  
#<G:&  
4#W*f3d[@:  
%qEp{itq  
[LrO"9q(  
       Gn4XVzB`O  
分析 5 BeU/  
这个系统的点扩散函数: ^4xl4nbx  
•    Log (Normal PSF) +0%Y.O/{  
•    λ = 0.55 mm Jl|^^?  
•    0.32 waves 3rd order spherical $ago  
•    EPD = 10 mm ]2{]TJ @B  
•    f/# = 9.68 _#we1m  
点扩散函数如下图:     8:2Vib$  
I8|"h8\  
9*XT|B  
IFW7MF9V  
系统的点扩散函数是: FGeKhA 8jT  
•     Log (Normal PSF) X{:3UTBR  
•     λ = 0.55 mm v=cX.^ L  
•     1 wave 3rd order spherical x6ayFq=  
•     EPD = 13.31 mm UzW]kY[A<  
•     f/# = 7.27 At !@Rc  
点扩散函数如下图: w|NId,#f  
(M{>9rk8  
I9x kqj  
       /. H(&  
演算 5BK3ix*L  
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:       uo ;m  
W$W w/mcl+  
G-,0mo  
  
]@~%i=. 7  
在这个等式中变量定义如下: "U$](k.<VA  
•     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) 7Sh1QDYZ  
•     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) )`6OSB  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx d(9-T@J  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); \GKR(~f  
•    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, ...) G<]@nP{P  
•   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) Z~[eG"6zI  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) 8~T=p:z'  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 qn'TIE.  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 s'OK])>`  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) jy_4W!4a  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) [)il_3t  
•     F == focal length(焦距) t_Rj1U  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) h"'}Z^  
比较 F`,Hf Cb\  
在下图中: 7]~|dc(  
透镜EPD=10mm y\[q2M<  
截止频率=184lp/mm %a:T9v  
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。     /c6]DQ<?  
\HQ.Pwr 6  
FlY"OU*  
[k&7h,  
在下面的图表中: Zv* uUe  
透镜EPD=13.31 mm "-j96 KD  
截止频率=250 lp/mm sbFIKq]  
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 T0.sL9  
E,cQ9}/  
jhBfy|Ftu  
UMT}2d%  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 ZI8@ 6L\  
^(@]5$^Z  
U??OiKVZ+  
px(~ZZB"  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响:  kKY,&Fn-  
a^ys7UV  
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