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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 b3'U }0Ug  
>-%tvrS%  
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。 /0.m|Th'm  
RgB5'$x}  
建立系统 pTQ70V3  
h83W;s  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 /AT2<w  
`>i8$q%  
\ 5&-U@  
xF/u('A  
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。 ~AvB5  
>8v4fk IK  
n+'gVEBA  
bR\Oyd~e  
I_dO*k%l  
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。   o_i N(K  
Z9)-kRQz=r  
%X5p\VS\7  
{Xjj-@  
y#B4m`9  
3J3Yt`  
io[>`@=  
6E)emFkQ  
Bn4wr  
       }zO>y%eI  
分析 )/p=ZH0[  
这个系统的点扩散函数: iaV%*  
•    Log (Normal PSF) d,5,OJY2f  
•    λ = 0.55 mm at )m*  
•    0.32 waves 3rd order spherical PwC9@c%c  
•    EPD = 10 mm p.ks jD  
•    f/# = 9.68 _{ Np _ (g  
点扩散函数如下图:     Ib&]1ger#=  
kgv29j?k;  
] >4CBm$  
]YciLc(  
系统的点扩散函数是: ;"9$LHH*  
•     Log (Normal PSF) L=_   
•     λ = 0.55 mm /S #Z.T~~  
•     1 wave 3rd order spherical -T8'|"g  
•     EPD = 13.31 mm N hY`_?)  
•     f/# = 7.27 HOr.(gL!  
点扩散函数如下图: .3 S9=d?  
^&z3zFTp  
U>-GM >  
       }~+q S`  
演算 U&'Xs z  
为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求:       =e"RE/q2  
\gW6E^  
O4g2s8k  
   Jwtt&" c0.  
在这个等式中变量定义如下: 2)\g IMt%  
•     Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素数用于照度分布函数) NtDxwzj  
•     w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半宽度用于照度分析函数) }nK=~Wcu\  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx ;39~G T  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); <ht^Ck  
•    the transform grid must have 2n x 2n pixels(转换网格一定要有2n x 2n个像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, ...) f5`q9w_c  
•   FRED automatically sizes the transform grid so that it is 2n x 2n. Its size is the smallest grid for which Nf is greater than or equal to Nx(FRED自动规定转换网格的尺寸保证它的大小为2n x 2n。它的大小是最小的网格,Nf应大于等于Nx) T!2gOe  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) !<UdG+iV  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 ;[q>  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 NcyE_T  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) )~{8C:  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) }08Sv=XM  
•     F == focal length(焦距) cR6Rb[9 N  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) wu;^fL  
比较 Ro.br:'Bw  
在下图中: b\Mb6s  
透镜EPD=10mm N+zR7`AG8  
截止频率=184lp/mm _X~xfmU  
图像平面网格=128*128像素,在X和Y方向上的全宽度为0.348mm*0.348mm。     bcUa'ZfN<  
`s\E"QeZN  
hr?0RPp}  
5n1T7-QCL  
在下面的图表中: 5gZ *  
透镜EPD=13.31 mm vxk~( 3]<)  
截止频率=250 lp/mm jMP;$w  
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 ;6q`c !p7  
s(r1q$5  
/& o<kY  
{S"!c.  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 )P#xny2  
%T DY &@i=  
|HQFqa <  
PcEE@W9  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: | W<jN  
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