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infotek 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  
qJag>OY  
Wqkb1~]#Y  
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 D3 yTN"  
•     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 1Oxm 42  
•    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) B S*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 &VGV0K3 Dp  
]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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