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infotek 2026-04-15 08:05

FRED应用:MTF的计算

描述  KHs{/  
>"$-VY6i  
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。 V.a]IkK'K  
9{^B Tc  
建立系统 (!&O4C5  
$j4?'-i=e  
这篇文章中我们所使用的系统是一个简单的透镜,将光聚集到附着在几何面的分析面上。透镜是一个简单的双凸BK7单透镜,参数为r1=60 mm, r2=-300 mm, ct=4 mm, x semi-aperture=10, y semi-aperture=10,该透镜的像平面位于近轴焦点处。  rgvc5p  
!L.z4n,n+  
\g6 # MNW  
MzW$Sl&:  
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。 <~8f0+"  
.2SIU4[P  
O/r<VT Op  
yI)fu^  
y7G|P~td  
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。   6;c{~$s~[  
yar IR|  
`kT$Gx4x  
@_(@s*4W  
="TOa"Zk  
u'n%BVt   
&b]KMAo3  
?(L? X&)v  
%fSk "%u%<  
       o!dkS/u-m  
分析 1bAp{u&  
这个系统的点扩散函数: 8; N}d)*O  
•    Log (Normal PSF) d_|v=^;  
•    λ = 0.55 mm _ ~$0cj<  
•    0.32 waves 3rd order spherical OZ]3OL,  
•    EPD = 10 mm s?I=}  
•    f/# = 9.68 eDZ3SIZ  
点扩散函数如下图:     /(L1!BPP9m  
g_!xO2LH,8  
7Qztc?XK  
)Zr0_b"V:e  
系统的点扩散函数是: kK6>>lD'  
•     Log (Normal PSF) w`Aw+[24  
•     λ = 0.55 mm Fi=8B&j  
•     1 wave 3rd order spherical x};g!FYfkB  
•     EPD = 13.31 mm g wiC ,  
•     f/# = 7.27 !Y i<h/:  
点扩散函数如下图: /r{5Lyk*  
lMf5F8  
X)+sHcE~#  
       {8Nd-WJ{  
演算 c{P`oB8  
为了充分采样透镜的空间频率直到截止频率,分析面的最小半宽需满足以下要求:       <NsT[r~C  
&otgN<H9  
i-W2!;G  
   {v'Fg  
在这个等式中变量定义如下: 'V{k$}P2  
•     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) 7lOiFw  
•     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) %),O9*[9  
•     Δx == pixel size in lens units(透镜的像素大小单位)= 2w/Nx ~ ?_Z!eS  
•     Nf == number of pixels in the transform grid(在转换网格中的像素数); P z!yIj  
•    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, ...) !{0!G  
•   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) WU@,1.F:  
•    if Nx = 127, then FRED makes Nf = 128(如果Nx=127,FRED就将Nf 设置为128) p=T\3_q  
•    if Nx = 128, then FRED makes Nf = 128 LJ#P- `!{&  
•    if Nx = 129, then FRED makes Nf = 256 u^[v{hv'H  
•    Δf == pixel size in 1/lens units (1个透镜单元的像素大小)= 1/(Nf*Dx) m$: a|'mS  
•     λ == wavelength in lens units(透镜单元的波长) GlZDuU  
•     F == focal length(焦距) \F3t&:  
•     D == entrance pupil diameter(入瞳直径) {q4"x5|  
比较 eci\Q,   
在下图中: 5X-(@GwN  
透镜EPD=10mm Q;M\P/f  
截止频率=184lp/mm &|;!St]!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。     RO8Ynm2 <  
J[AgOUc  
ti% e.p0[  
9hzU@m  
在下面的图表中: K; lC#  
透镜EPD=13.31 mm xFnMXh t  
截止频率=250 lp/mm Pl6=._  
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 t,6=EK*3T  
nQ6'yd"  
,#haai(  
\59hW%Di  
增加第一表面的BTDF函数,TIS=0.27,表面粗糙度为:90埃 U7=Z.*/62  
95&HsgdxJ  
g5[3[Z(.  
(*]Y<ve  
则可以看到表面粗糙对MTF的影响: oPir]` re  
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