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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 bVP"(H]  
Hbv6_H  
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。 `qJw|u>YpJ  
niB `2 J  
建立系统 gs!(;N\j|  
v8AS=sY4r  
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。 f&v9Q97=  
Z{&cuo.@<]  
R.=}@oPb  
c'/l,k  
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。 `al<(FwGE  
.bBdQpF-  
@gY)8xMbA  
lHgs;>U$  
quY:pqG38q  
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。   %v20~xW :o  
Ft}@ 1w5  
.r*2|  
jKt7M>P  
tcxcup%  
4apL4E"r  
J!5$,%v  
MEB it  
SlsdqP 9  
       /SYw;<=  
分析 #g6.Glz3  
这个系统的点扩散函数: 8WnwQ%;m?  
•    Log (Normal PSF) *z@>!8?  
•    λ = 0.55 mm ]U"94S U:)  
•    0.32 waves 3rd order spherical oJN#C%r7  
•    EPD = 10 mm !47n[Zs  
•    f/# = 9.68 6gc>X%d`K  
点扩散函数如下图:     x.-+[l[1 !  
W6Y]N/v3>  
F'0O2KQ  
F$)[kP,wtO  
系统的点扩散函数是: s{1sE)_  
•     Log (Normal PSF) 1I:+MBGin  
•     λ = 0.55 mm ~3<> 3p  
•     1 wave 3rd order spherical EFz&N\2  
•     EPD = 13.31 mm ]\|VpIg  
•     f/# = 7.27 ;+"+3  
点扩散函数如下图: eio 4k-  
]q4rlT.i  
A0Qb 5e  
       wb0L.'jyR)  
演算 9H]{g*kL  
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:       A}l3cP; `#  
jyCXJa-!-  
>7 ="8  
   %^jMj2  
在这个等式中变量定义如下: vam;4vyu  
•     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]6C  
•     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) ez| )ph7  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx *WuID2cOI  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); +U3DG$  
•    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.qG  
•   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) Abc)i7!.,.  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) ')cMiX\v  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 ;0Tx-8l  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 J\b^)  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) yK=cZw%D  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) tS6qWtE  
•     F == focal length(焦距) h'{ C[d  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) I`!<9OTBj  
比较 VXwU?_4J.  
在下图中: )P sY($ &  
透镜EPD=10mm 2GDD!w#!j  
截止频率=184lp/mm GB=X5<;  
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。     M<v%CawS  
@J/K-.r  
1ukTA@Rj&  
H*PSR  
在下面的图表中: 8)_XJ"9)G  
透镜EPD=13.31 mm te-jfmu2  
截止频率=250 lp/mm C&(N I  
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 (,0(   
.[ICx  
D9H?:pmv?  
^'PWI{ O  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 m+]K;}.}R  
NXrJfp  
3EPv"f^V  
N2;B-UF 7  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: o6.^*%kM'  
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