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2026-04-15 08:05 |
FRED应用:MTF的计算
描述 i\,I)S%yJ *`q?`#1&&. 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。 3vs{*T" 9=mc3m:Tb( 建立系统 _U_O0@xi h
8xcq# 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。 [j}JCmWY :r>^^tGT!
[!De|,u(^ o_1N "o% 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。 RA!q)/+
PY;tu#W!% P)kJ[Zv>f m"T}em# sH.=Faos 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。 zak|* _ Z\$M)e8n
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ME$J42 *s,[Uy![
pCDN9*0/ f~F{@),acZ
j*5IRzK1%0 ESNI$[` 分析 5f{P% x( 这个系统的点扩散函数: .L+XV y • Log (Normal PSF) 0$]iRE;O] • λ = 0.55 mm WR3,woo • 0.32 waves 3rd order spherical >1(J • EPD = 10 mm Kv(R|d6Lp
• f/# = 9.68 F#>00b{Q 点扩散函数如下图: )q[P&f(h 1$8@CT^m
hbOXR.0z &iInru3 系统的点扩散函数是: #R{>@]x` • Log (Normal PSF) K Ax=C}9 • λ = 0.55 mm #]x3(}3W • 1 wave 3rd order spherical D3yTN" • EPD = 13.31 mm JwB'B • f/# = 7.27 ICb!AsL 点扩散函数如下图: odSPl{. >d @uH!n~QV
B
ytx.[zbX 8 ECX[fw 演算 QJ3#~GYNr 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: 7IkPi?&{ E?G'F3i
%W"u4
NT7 bDM },( 在这个等式中变量定义如下: G;3%k.{ • 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) =nGFLH6) • 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) *3H=t$1G} • Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx BYB4-, • Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); Xj
1Oxm42 • 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, ...) 8i154#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) BS*79heY • if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) kU[hB1D5 • if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 .`}TND~ • if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 7a1o#O • Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) rXi&8R[ • λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) 1EXT^2!D • F == focal length(焦距) ^Hv&{r77 • D == entrance pupil diameter(入瞳直径) w6i2>nu_O 比较 UDh\%?j 在下图中: `Pvi+:6\Y 透镜EPD=10mm } Bf@69 截止频率=184lp/mm o]q~sJVk6 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。 LN|(Z* rO7_K>g?
Z*m^K%qJ Z 2N6r6 在下面的图表中: `(FjOd
K 透镜EPD=13.31 mm t1Fqq4wRi 截止频率=250 lp/mm !0W(f.A{K 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 &VGV0K3Dp ]p`y
J<0{3pZY dd 增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 iT}>a30]B pi?/]}:
$@L;j 0]4X/u#N 则可以看到表面粗糙对MTF的影响: SZF 8InyF
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