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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 [@qjy*5p  
D6lzc f  
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。 Sm {Sq  
U0 -RG  
建立系统 \1<aBgK i  
jjH2!R]^>  
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。 wq.'8Y~BE  
nL^7t7mp  
}~LGq.H  
4j0;okQWV'  
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。 =C$"e4%Be  
F\&wFA'J  
=4+2y '  
.7 j#F  
U^[AW$WzU  
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。   38-kl,Vw  
KJ/Gv#Kj  
t|V5[n!  
~h<T0Zc  
?r|iZKa  
;C=d( pY  
y)|d`qC\  
T*B`8P  
N4qBCBr(  
       8[@Y`j8  
分析 KgYQxEbIW  
这个系统的点扩散函数: hyPS 6Y'1  
•    Log (Normal PSF) Jon3ywd1Y  
•    λ = 0.55 mm $[HCetaqV  
•    0.32 waves 3rd order spherical -h|[8UG^b  
•    EPD = 10 mm P;XA|`&  
•    f/# = 9.68 BJHWx,v  
点扩散函数如下图:     lhE]KdE3  
{pXX%>  
Zd)LVc[  
#Q_Scxf  
系统的点扩散函数是: o4a@{nt^,  
•     Log (Normal PSF) j?tE#  
•     λ = 0.55 mm |R91|-H  
•     1 wave 3rd order spherical /w6'tut  
•     EPD = 13.31 mm zvnd@y{[  
•     f/# = 7.27 \{*`-P v  
点扩散函数如下图: Su@V5yz  
fi'zk  
X pK eN2=p  
       0%rE*h9+  
演算 :zIB3nT^  
为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求:       eGKvzu  
E2o8'.~Yd`  
.pxUO3g  
   \qW^AD(it<  
在这个等式中变量定义如下: ,Cm1~ExJ  
•     Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素数用于照度分布函数) p+nB@fN/  
•     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) T{3-H(-gA  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx I+ Qt5Ox  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 1'&HmBfcb  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) %Y.@AiViz  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) BUL<FTg  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ;l `(1Q/  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 ;&w_.j*Is  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 KCa @0  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) E_D@ 7a  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) [BKTZQ@G@  
•     F == focal length(焦距) Lrt~Q:z2u  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) rV%;d[LB  
比较 1D"EF  
在下图中: =td(}3|D Y  
透镜EPD=10mm %gqu7}'  
截止频率=184lp/mm {9F}2 SJ  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     j=Q ?d]  
-q-BP}r3  
F&+_z&n)  
N4yQ,tG>aa  
在下面的图表中: 1X&scVw  
透镜EPD=13.31 mm n#P?JyGm1g  
截止频率=250 lp/mm vHymSU/J  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm ll"6K I'X  
Hb$wawy<  
1OK~*=/4  
y>J6)F =  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 .'1]2/ad  
NU7k2`bqAk  
*ES"^N/88  
kI*f}3)Y  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: Io7 =Mc4  
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