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MTF控制

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    发表于 2019-6-25 21:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 optics1210 于 2019-6-25 21:46 编辑

    SYNOPSYS提供了一种选择,可以直接在评价函数中对衍射MTF进行定位。这已经被证明是平衡残差的一种有力的方法,甚至有时可以显著提高镜头的性能。然而,它必须被认为是一种作为最后手段的工具,而不是一种标准程序,原因有二:

    首先,评估MTF(用于此目的的卷积MTF例程)的过程要比优化过程中所需的正常光线追迹慢很多倍。当优化MTF时,可能需要等待数小时而不是数分钟才会完成优化。

    第二个原因是,这个过程只能应用于已经非常接近衍射极限的透镜。这是一个重要的限制。透镜的MTF几乎对涉及的每个参数都有振荡。如果透镜不完美,MTF也会在更高的空间频率上振荡,如下所示。




    典型的MTF曲线确定模量随空间频率的变化。

    一个给定频率的MTF也会作为一个镜头变量振荡,如下图所示。虽然不太为人所知,但这种效果是基于波形的标准(如MTF)所固有的,并且完全排除了它作为一种通用的优化工具的使用。每一个成功的优化方法都利用第一个(有时是第二个)对设计变量的偏差的导数,从而找到一个改进的解。但是如果导数在初始解和期望解之间快速变化,那么除了随机搜索之外,没有任何程序可以从一个解到另一个。




    当结构参数改变时,绘图确定,透镜的MTF如何振荡。

    为了满足MTF优化的要求,必须对透镜进行足够的校正,使其在低于目标频率的频率上,不存在MTF曲线的最小值,并且在起始值和改进的解之间的变量值之间不存在MTF的最小值。这两个要求密切相关,满足第一个要求可能就足够了。

    假设上述图中的MTF要在点A处(不满足上述规则)进行修正。程序将尝试在这一点上提高MTF值,并将设计移动到b点。这是一个局部最大值,一旦到了那里,程序就会停止。但这不是期望的最大值。如果起点是C点,设计就会成功。

    要使用MTF优化来达到好的效果,您应该遵循以下步骤:

      
    1.
      
      首先用单独的光线或OPD校正镜头。GSR和GTR选项简单而有效。GNR选项将改进镜头尽可能通过几何光线目标进行改进。  
      
    2.
      
    在多个视场点绘制MTF曲线,并选择比图中任何最小值都低的频率。  
      
    3.
      
      
    将MTF目标锁定在那些视场点和频率上。如果初始镜头满足这些要求,程序将检测并拒绝任何违反这些规则的MTF曲线的解。改进后的镜头将会出现。  


    优化程序计算的MTF始终采用波前插值法,在6.6.3.1节中有更充分的说明。如果开关84是关闭的,这将在波前使用一个Zernike,如果开关84是打开的,则使用一个线性样条。后者的速度要慢很多倍,但如果波阵面的表现不佳,则必须采用后者。

    如果您打算使用KICK或ANNEAL函数,应该谨慎地使用MTF优化。这些选项将改变镜头,使MTF可能不再处于最大值附近,而在这种情况下,该程序将不起作用。如果你小心地要求一个相当低的初始温度,你可以使用模拟退火,所以设计变化不大。

    MTF优化的输入格式是:




    其中TAR是所需的MTF和WT是相对权重。OBS的输入会被约束,但是弥散斑必须居中(参数P1被忽略)。

    对于MTF系列的像差,允许输入字符“PERF”以代替目标值。然后,该程序将在输入的空间频率上替换一个完美的MTF的近似值,该值为接近F/number和主波长,用于一个不模糊的圆形光瞳。这个估计值的精度大约是1%,比要求一个1.0的MTF的效果要好得多,因为如果镜头接近衍射极限,你希望误差很小,以便恰当地平衡对其他可能还没有被很好纠正的偏差。

      
    ICOL
      
    是波长编号,“M”设置所有波长MTF,而“P”只是主波长。  
      
    XMTF,YMTF
      
      
    指定要控制的特定MTF方向。当只有一个是重要的时候,就推荐使用它们。
      
      
    AMTF
      
      
    以所设置的色差、视场和空间波长的XMTF和YMTF的平均值为目标。
      
      
    MTF
      
      
    针对一般使用的XMTF和YMTF的几何平均值,建议使用此选项。
      
      
    MTX,  MTY
      
      
    当要以相同频率给予X和Y  MTF特定目标时,可以设置(按此顺序,作为两个像差)。 只对两者执行一次计算。
      
      
    C/MM
      
      
    是要被控制的期望的MTF的频率。 如果镜头是AFOCAL,则此命令单位实际上是c  / mr而不是c  / mm。
      






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