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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 XlwyD  
p|)j{nc  
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。 . Eb=KG  
C*Y0GfW=  
建立系统 eoiC.$~\  
o|VM{5  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 iSMVV<7  
.m%ygoO  
f(-3d*g  
\AD|;tA\vE  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 61z^(F$@  
lYrW"(2  
1lv. @-  
\#'m([<e  
?d)eri8,  
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。   ).r04)/  
*&F~<HC2+  
.YIb ny1  
!wjD6 NK  
m8v=pab e  
04#r'UIF  
HD}3mP  
m\|ie8  
ur/:aI  
       Zu^J X/um  
分析 ]. ^e[v6  
这个系统的点扩散函数: TUR2|J@n  
•    Log (Normal PSF) [PU0!W;  
•    λ = 0.55 mm |w`Q$ c  
•    0.32 waves 3rd order spherical ]1KF3$n0  
•    EPD = 10 mm =Wl}Pgo!  
•    f/# = 9.68 |H-zm&h>'  
点扩散函数如下图:     0hju@&Aa  
qH*Fv:qnM  
iD!]I$  
ljO t~@Ea  
系统的点扩散函数是: q6N6QI8/  
•     Log (Normal PSF) E`UEl$($  
•     λ = 0.55 mm \&X*-T[]j  
•     1 wave 3rd order spherical +C9 l7 q  
•     EPD = 13.31 mm GMoE,L  
•     f/# = 7.27 B3&`/{u  
点扩散函数如下图: Q>>II|~;J  
R;2 Z~P  
8u#2M8.5E  
       mA']*)L1  
演算 . ,n>#lL  
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:       6 VuMx7W1  
c{K[bppJ*  
[>U =P`  
   CN<EgNt1kN  
在这个等式中变量定义如下: l)( 3]  
•     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) 5Qgh\4  
•     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) W%^;:YQ9i  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx '#@tovr  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); =GSe$f?  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) L)j<;{J/Q0  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) rnTjw "%  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) 4z>SI\Ss  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 xc6A&b>jI  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 [&a=vE  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) ;*XH[>I  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) B1Cu?k);.  
•     F == focal length(焦距) YB'BAX<lI  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 5]yby"Z?}  
比较 _G=k^f_  
在下图中: !qF t:{-h  
透镜EPD=10mm Z`Sbq{Kx  
截止频率=184lp/mm X[KHI1@w  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     JE.s?k  
C;NG#4;'  
dw]jF=u  
Dk`(Wgk2  
在下面的图表中: ct![eWsuB  
透镜EPD=13.31 mm l's*HExR  
截止频率=250 lp/mm _Kf8,|+  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.256mm*0.256mm g<$q#l~4xH  
B(h%>mT[  
-{rUE +  
A 2Rp  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 24Uvi:B?~  
]ovb!X_  
#[.aj2  
5'z D}[2  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: A9\(vxxOpC  
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