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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 Ws(#ThA  
d ;W(Vm6  
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。 j(maj  
+A,t9 3:k  
建立系统 g>*t"Rf:  
#.n%$r  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 SRx `m,535  
/K]<7  
y-c2tF@'v  
7T3ub3\  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 ]1<O [d  
H:HJHd"W  
.5x+FHu7  
*m[ow s  
zWh[U'6  
光源是一个44*44格的相干光,类型是single direction(plane wave)单一方向的平面波,波长为0.55 μm,功率为一个单位。   *@,>R6)jI  
hup< U+p  
9 6'{ES9D  
YSE6PG   
Zu/}TS9bi  
e.|_=Gd2/  
N yK7TKui  
z2QZ;ZjvRS  
V5{^R+_)Ya  
       p}'uCT ga  
分析 g.d%z  
这个系统的点扩散函数: -a[] #v9  
•    Log (Normal PSF) IJA WG  
•    λ = 0.55 mm R2af>R  
•    0.32 waves 3rd order spherical fscAG\>8  
•    EPD = 10 mm /8SQmh$+e  
•    f/# = 9.68 MMfcY 3#%  
点扩散函数如下图:     3:h9cO/9  
a!>yX ex  
.hxcx>%  
f: h.O# d>  
系统的点扩散函数是: ui:  
•     Log (Normal PSF) dik+BBu5z  
•     λ = 0.55 mm ='0f#>0Q  
•     1 wave 3rd order spherical -/.Xf<y58  
•     EPD = 13.31 mm _/_1:ivY8  
•     f/# = 7.27 ,HxsU,xiG  
点扩散函数如下图: Jn>7MuG  
>k?/'R  
pCQB<6&1N  
       H3"[zg9L:a  
演算 G w$sL&1m\  
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:       y4HOKJxI  
zOpl#%"  
6N&S3<c4JO  
   RrkS!E[C  
在这个等式中变量定义如下: ,HEx9*E/s  
•     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) ~R]E=/m|  
•     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) QM1-w^  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx $SQ8,Y,  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); n7"e 79  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) q9RCXo>Y+1  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) 28;D>6c  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ]Ph~-O  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 _,i]ra{%  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 `MgR/@%hr  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) 6EhRCl  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) u:pdY'`"#  
•     F == focal length(焦距) %6}S'yL  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) v2dCkn /  
比较 l[O!_bH  
在下图中: {R7>-Y[4)2  
透镜EPD=10mm .#uRJo%8  
截止频率=184lp/mm ~ySmN}3~'  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     {_1^ GIIS  
9x,Aqr$t  
*hAeA+:  
:z%vNKy1  
在下面的图表中: 22\Buk}?  
透镜EPD=13.31 mm U A T46  
截止频率=250 lp/mm J'4{+Q_pa  
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 GdavCwJ  
,9q=2V[GP  
f- pt8  
X6 ~y+ R  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 ]<q{0.  
V; 1r  
a}a_&rf~Z  
2#LcL  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: >\K<q>*  
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