認識和優(yōu)化MTF
這篇文章介紹了MTF相關(guān)的操作數(shù)、采樣率和優(yōu)化算法的選擇以及獲取最優(yōu)MTF的設計思路。
此示例文件已保存在OpticStudio的示例文件夾中,其目錄地址為:SamplesNon-sequentialMiscellaneousMultiple mirror telescope.ZMX 惠更斯計算還有一點好處在于可以考慮多重結(jié)構(gòu)(Multi-configuration)。這對于設計多鏡面望遠鏡非常有幫助,特別是基準線很長的光學儀器系統(tǒng),這種系統(tǒng)中主鏡被拆分并相隔很長的距離。在這種情況下系統(tǒng)一般不會使用一個共用的入瞳,因為這樣的話會使過少的光線到達主鏡面導致效率很低。在這樣的情況下只有使用惠更斯計算。 如果想要基于惠更斯MTF進行優(yōu)化或公差分析,您可以使用操作數(shù)MTH*。 總結(jié) 調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)是光學系統(tǒng)設計中非常重要的指標。OpticStudio提供了幾種算法來進行計算: 基于夫瑯禾費衍射理論的快速傅里葉變換法是最常見的一種方法。OpticStudio計算透鏡系統(tǒng)支持的所有空間分辨率下的MTF(雖然只顯示那些目標空間頻率的MTF)并將其繪制為MTF vs空間頻率的曲線圖。當進行優(yōu)化或公差分析時,只有那些目標空間頻率會被計算,對于給定精度的前提下其計算速度會比較快。如果需要的話,可以選擇網(wǎng)格采樣進行計算。 對于那些像差較大的光學系統(tǒng),幾何MTF會以非?斓乃俣扔嬎愠鼋芃TF。當設計處于探索階段時,使用幾何MTF是個非常好的選擇,其速度和計算均方根點列圖半徑的速度相當。 對于不符合夫瑯禾費理論的前提假設或主光線不能被追跡的系統(tǒng),我們可以改用惠更斯計算,惠更斯計算MTF的結(jié)果非常準確,但唯一的缺點是計算速度相比較慢。 需要注意的是,無論采用哪種方法,MTF會隨著均方根波前差接近零而接近衍射極限。因此在進行初始結(jié)構(gòu)設計時,推薦您使用默認的均方根波前評價函數(shù),在MTF圖表中,系統(tǒng)在目標空間頻率小于MTF第一個為零的極小值頻率點之前,請不要以MTF作為優(yōu)化目標。此外,OpticStudio中也有直接針對MTF進行優(yōu)化的優(yōu)化算法 —— 對比度優(yōu)化(Contrast Optimization),該算法可以不受像差較大的情況下必須先對均方根波前差進行優(yōu)化的限制,可直接優(yōu)化得到較好的MTF值,詳細內(nèi)容請參閱知識庫文章:Optimizing for MTF Performance using Contrast Optimization。 |
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