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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 / V {w<  
HZK0Ldf  
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。 :sPku<1is  
nM0nQ{6  
建立系统 RXWjFv~/  
s9E:6  
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。 giu~"#0/F  
fnmZJJ,Q  
C,I N+@  
mML^kgy\N  
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。 SpkVV/  
|y:DLsom?i  
nO|S+S_9  
+qz)KtJS  
dIpt&nH&$  
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。   |t]9RC.;7  
yh0|f94m  
=V,'f  
j{;3+LCo*  
FQ-(#[  
I Mv^ 9T:  
;Q"F@v}18  
eh`V#%S=  
6/-!oo   
       Fb``&-Qm:  
分析 fF d9D=EW.  
这个系统的点扩散函数: ./fEx 'E  
•    Log (Normal PSF) T*{zL  
•    λ = 0.55 mm Asn0&Ys4  
•    0.32 waves 3rd order spherical FI/YJ@21  
•    EPD = 10 mm Fhsmpe~  
•    f/# = 9.68 gOWyV@  
点扩散函数如下图:     6Ss{+MF|v  
I?Zs|A  
ZK ?x_`w  
Hwc{%.%ae  
系统的点扩散函数是: qA~D*=  
•     Log (Normal PSF) Z~,.l  
•     λ = 0.55 mm apMYBbC  
•     1 wave 3rd order spherical V?O%kd  
•     EPD = 13.31 mm u:S@'z>  
•     f/# = 7.27 U.)G #B  
点扩散函数如下图: :U:7iP:  
tZ@ +18  
<zf+Ii1:,  
       _5K_YhT  
演算 L|2COX  
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:       5"gRz9Ta`  
2 Lam vf  
k41la?  
   :1lE98=  
在这个等式中变量定义如下: xk*3,J6BK  
•     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) rqFs[1wr>R  
•     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) f~q&.,I(  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx kdUGmR0d  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 9kF#*  
•    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, ...) 'iVo,m[yKU  
•   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) Asl H V@K  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) B@;)$1-UT  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 rq1kj 8%2  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 1SFKP$^  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) VBX# !K1Q  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) r9M={jC  
•     F == focal length(焦距) {IMzR'PN  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) ]v{fFmL  
比较 baNfS  
在下图中: ~^^ey17   
透镜EPD=10mm ?:?4rIZ<  
截止频率=184lp/mm Z0=m: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。     ~t:b<'/  
HLe^|  
=GQ^uVf1  
q`aY.dD=O  
在下面的图表中: >$mSF Jz5S  
透镜EPD=13.31 mm s3M84wz  
截止频率=250 lp/mm 8`G{1lr4o  
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 lkfFAwnc  
U  R@BSK'  
&{ {DS  
\B2d(=~4  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 <s-@!8*(  
Nr"N\yOA/  
%<?ciU  
JQ_gM._3  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ~RXpz-Ye  
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