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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 He)vl.  
y)uxj-G  
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。 X]+z:!  
#,B+&SK{  
建立系统 S2<evs1d  
nXM[#~  
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。 khe.+Qfgj  
&3CC |  
oxZXY]$y  
wrm ReT?  
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。 Vqp 3'=No  
G7SmlFn?  
 uq\[^  
witx_r  
MHPh!  
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。   8Os: SC@Q  
=.(~`ici~  
#,CK;h9jy!  
{n 4W3  
w42=tN+ B  
we&D"V  
^?R8>97_?  
^u-;VoK  
"Ta"5XW  
       <_3OiU= w  
分析 T )!k J;vc  
这个系统的点扩散函数: Pq3m(+gf  
•    Log (Normal PSF) i{biQ|,.sL  
•    λ = 0.55 mm @&9, 0 x  
•    0.32 waves 3rd order spherical 7p_B?r  
•    EPD = 10 mm 6rBP,\m  
•    f/# = 9.68 T7LO}(I.&  
点扩散函数如下图:     cm17hPe`}n  
p(fL' J  
:rSCoi>K  
2g HRfTF  
系统的点扩散函数是: `h='FJ/!  
•     Log (Normal PSF) "'*Qq@!3?  
•     λ = 0.55 mm s_ %LU:WC  
•     1 wave 3rd order spherical 9a$ 7$4m  
•     EPD = 13.31 mm Wa<SYJ  
•     f/# = 7.27 !EOYqD  
点扩散函数如下图: w,1&s}; g\  
v{;^>"5o  
*('Vyd!n  
       L "5;<  
演算 ,b9!\OWDF  
为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求:       =4#p|OZP  
(w1$m8`=  
MeDlsO  
   &~V6g(9  
在这个等式中变量定义如下: [! Zyp`:  
•     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) FJ] ?45  
•     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) bkS-[rW  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx -Ra-Ux  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); 1eOQ;#OV  
•    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, ...) Kb~i9x&  
•   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) UId?a} J  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) M a^}7D /  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 ~n;U5hcB  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 &0RKNpw g  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) 6kHuKxY,  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) J[al4e^  
•     F == focal length(焦距) "{x+ \Z\  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 8+Abw)]s  
比较 =)f5JwZPG  
在下图中: _Lgi5B%   
透镜EPD=10mm t/J|<Ooj?  
截止频率=184lp/mm o#hFK'&~  
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。     G;AJBs>Y}  
+6s6QeNS8  
4VP$, |a  
`<(o;*&Gd  
在下面的图表中: C}]143a/Q  
透镜EPD=13.31 mm I]Ws   
截止频率=250 lp/mm #:8V<rc^  
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 2`A\'SM'4  
WO=P~F<  
0}9  
]F sr k  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 bA07zI2  
rw%OA4>  
$k^& X `  
VEx )  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: ne# %Gr  
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