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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述 F;/^5T3wI  
<tO@dI$~>  
FRED可以计算一个给定系统的MTF,本教程解释了如何来实现这个功能。 1Xh@x  
{&Rz>JK  
建立系统 K}n.k[Do  
6o]{< T/'  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。 eMEKR5*-O  
ut]&3f''  
m'G=WO*%  
3ohHBo  
光线聚焦的几何面是一个简单的表面,它的位置规范与透镜的第二个面是一致的,并且在Z轴方向移动94.591622 mm。 7c%dSs6  
M/xm6  
0%|)=T3Slu  
xHx_! )7  
Az(,Q$"|5  
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。   k ^KpQ&n  
p.MLKp-'  
2=<,#7zlJ  
T1?9E{bC8A  
Jv%)UR.]  
Uw5&.aqn.b  
_BgWy#  
I@Y k &aU  
bF;|0X$ x  
       sVnq|[ /  
分析 (Xz q(QV  
这个系统的点扩散函数: lA6{TH.x  
•    Log (Normal PSF) |Ul4n@+2  
•    λ = 0.55 mm ::GW  
•    0.32 waves 3rd order spherical [%/B"w Tt  
•    EPD = 10 mm K0@bh/i/^  
•    f/# = 9.68 ,s}7KE  
点扩散函数如下图:     _ Fk^lDI-  
$QT% -9&  
@C('kUX~!  
YXF^4||j.c  
系统的点扩散函数是: JHg;2xm"<K  
•     Log (Normal PSF) 6Y.k<oem  
•     λ = 0.55 mm ojJu a c4  
•     1 wave 3rd order spherical a>ye  
•     EPD = 13.31 mm P=E10  
•     f/# = 7.27   LR4W  
点扩散函数如下图: ^"uD:f)  
!af;5F  
>r4BI}8SK<  
       8[ ZuVJ]  
演算 C.}ho.} r  
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:       b ts*qx&)  
Y{t}sO%A  
E1A5<^t  
   '7@Dw;   
在这个等式中变量定义如下: 6@d/k.3p  
•     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) hA`9[58/  
•     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) sAK&^g  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx h-m0Ro?6  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); HuxvIg  
•    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, ...) M%!j\}2A  
•   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) O "Aeg|  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) `"xzC $  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 AO7X-,  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 !:_krLB<  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) idS+&:'  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) JmBMc }54  
•     F == focal length(焦距) V Kc`mE  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) 3m~3l d  
比较 5["n] i  
在下图中: N B8Yn\{B  
透镜EPD=10mm n@oSLo`k,`  
截止频率=184lp/mm ,M\/[_:  
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。     B\dhw@hM  
R^K:hKQ  
k6;pi=sYNW  
wA87|YK8*  
在下面的图表中: 3 "|A5>Vo  
透镜EPD=13.31 mm @d ^MaXp_P  
截止频率=250 lp/mm E/d\ebX|  
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 {#+'T13sx  
|A H@W#7j  
(<|1/^~=  
PJh97%7  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 JgldC[|7  
?CpM.{{s  
)VG_Y9;Xk:  
Sh<A936/E  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: Bf,}mCq  
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