幾何MTF

假設我們要分析一個35mm F/1.8的單反相機鏡頭。系統(tǒng)在最大光圈時像差最嚴重。當減小系統(tǒng)光闌，像差隨之減小，像面上的成像質(zhì)量提高。但像面成像質(zhì)量不會一直提高：光闌的衍射作用會逐漸增大，在光圈減小到一定程度時會阻止成像質(zhì)量繼續(xù)提高。

在系統(tǒng)存在許多個波長的波前差時，我們推薦您使用幾何MTF計算以及優(yōu)化操作數(shù)GMT*。幾何MTF的計算方法是對幾何點數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，并使用高斯求積進行采樣。

使用幾何MTF最主要的優(yōu)點在于，相比衍射MTF，幾何MTF計算速度非�？臁Ｔ谙到y(tǒng)存在較大像差時，使用幾何MTF計算更加準確，而衍射MTF則需要龐大的采樣率來使結(jié)果收斂。在這樣的應用條件下，幾何MTF比衍射MTF的計算速度快100倍以上。

幾何MTF計算可以考慮光學表面的散射作用，表面的散射會增加像面的噪底，進而降低MTF。

操作數(shù)GMTF在全局搜索優(yōu)化中非常有用，用戶可以有效地搜索所有參數(shù)空間來確定更好的局部極值，即更好的光學結(jié)構(gòu)。

當系統(tǒng)的衍射作用非常重要時，應使用衍射的方法計算MTF。

惠更斯MTF

我們已經(jīng)了解了使用快速傅里葉變換計算點擴散函數(shù)和MTF的方法，其理論基礎是夫瑯禾費衍射理論。主要前提假設有：

光學系統(tǒng)F數(shù)足夠大以使得標量衍射理論成立

衍射點擴散函數(shù)的顯著能量分布的區(qū)域遠小于系統(tǒng)出瞳到像面的距離

出瞳相比入瞳沒有明顯畸變。這意味著在入瞳上均勻分布的光線到達出瞳時，也應保持合理的均勻分布

采樣率應該足夠高來保證正確計算點擴散函數(shù)。

大部分光學成像系統(tǒng)都滿足夫瑯禾費衍射理論中使用快速傅里葉變換的前提假設，但有些情況并不成立。

惠更斯MTF并不是基于快速傅里葉變換進行計算的。其前提假設只包括系統(tǒng)F數(shù)足夠大以使標量衍射理論成立，以及采樣率足夠高來正確計算PSF。

從知識庫文章What is a Point Spread Function 中您可以了解更多惠更斯計算理論的相關內(nèi)容。

事實上所有成像系統(tǒng)都滿足計算惠更斯PSF所需要的前提假設�；莞�斯MTF的計算速度要比FFT(Fraunhofer) MTF慢。但在FFT MTF前提假設不成立的情況下，惠更斯MTF計算會得到更準確的結(jié)果。

以下這種情況只能使用惠更斯MTF進行計算：系統(tǒng)中主光線無法完成追跡，則無法建立以主光線為中心參考的球面。在計算許多波前參數(shù)是都需要參考球面。在這樣的情況下，可以改用惠更斯PSF和MTF進行計算。存在這種情況的應用實例之一是多鏡面望遠鏡，其主光線并沒有傳播到像面上。