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光学设计ZEMAX

ZEMAX怎样优化MTF?

时间:2013/9/4 21:57:50   作者:小利子   来源:正势利   阅读:1648   评论:105
内容摘要:什么是MTF?MTF即调制传递函数是描述一个光学系统很重要的方法。在成像光学系统中运用傅立叶理论的目的就是让MTF能描述图像中所要观察的空间频率场的对比度。位图分析窗口显示了三个孩子的图像的部分,展示了“好的”图像质量:但是好到底是怎样的好法?各种线图像的对比度提供了成像...

什么是MTF?

MTF即调制传递函数是描述一个光学系统很重要的方法。在成像光学系统中运用傅立叶理论的目的就是让MTF能描述图像中所要观察的空间频率场的对比度。

位图分析窗口显示了三个孩子的图像的部分,展示了“好的”图像质量:但是好到底是怎样的好法?各种线图像的对比度提供了成像质量的定量数据。MTF描述了物体调制度向图像调制度转化关于空间频率的函数,通常用于指定镜头的性能,设计中的优化以及公差分析目标。

该镜头的MTF曲线显示了一直到该镜头支持的最大空间频率的对比度。显示的参考曲线是有着相同f/#的零像差衍射受限镜头的性能。一旦你熟悉了MTF曲线,你就可以看一下就能估计成像质量。

怎样优化MTF?

MTF响应是波前差的函数,并且当RMS波前差趋于零时,MTF接近它的衍射受限性能。因此,默认的RMS波前评价函数是一个很好的出发点。然后,如果需要对系统性能做最终的调整,你可以转化到外部MTF优化操作数,例如MTFA或GMTA。

MTF计算比波前计算花费的时间长,因此初始波前优化是首选。另外,当系统性能不好时,直接的MTF优化可能停滞。例如,如果该页上的成像镜头是简单的离焦,MTF可能降为零然后再升高,如下所示。这就是伪分辨率,并可能导致局部优化停滞,因为MTF在它可能变坏之前必须变好。尽管锤优化和全局搜索可以处理这个问题,但最好优化波前差直到所有所需的空间频率在MTF曲线的第一个极小值内。

衍射和几何MTF计算

用一个35mmSLR像机镜头在全孔径下成像,f/1.8。镜头像差在全孔径时是最大的。在镜头缩小光圈时,像差会减小并且成像质量会提高(例如,光圈缩小1会将球差缩小16倍)。

成像质量不会一直提高:在孔径的某些设置上,孔径的衍射会阻止成像质量的提高。

ZEMAX提供了两个MTF计算,称为几何和衍射MTF。(第三个计算,惠更斯MTF超出了本文的范围,但在ZEMAX的用户手册上有讨论)。
使用几何MTF的主要优点是在用于大像差系统(例如10个波数)中,在这种系统中衍射MTF需要很高的采样才能精确计算。
几何MTF对大像差系统非常精确,甚至能考虑光学面的散射,散射会增加本底照明从而使MTF下降。
当衍射效应明显示应该使用衍射计算。郑士利www.zhengshili.com


标签:怎样 优化 MTF 镜头 惠更斯 











 




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