[FFT を使った MTF] (FFT MTF)
FFT アルゴリズムを使用して、すべての視野位置での回折変調伝達関数 (MTF) データを計算します。
[瞳サンプリング] (Pupil Sampling) 瞳のサンプリングに使用する光線グリッドのサイズ。32 × 32、64 × 64 などのサンプリングが可能です。サンプリング値が高いほど正確なデータが得られますが、計算時間が長くなります。
[回折限界を表示] (Show Diffraction Limit) 回折限界データを表示するかどうかを選択します。
[最大周波数] (Max Frequency) プロットされる最大周波数 (「[MTF 単位] (MTF Units)」を参照) を指定します。
[波長] (Wavelength) 計算に使用する波長の番号です。
[視野] (Field) 計算で使用する視野の番号です。
[タイプ] (Type) 変調、実数、虚数、位相、または矩形波の応答を選択します。
[偏光を使用] (Use Polarization) チェックすると、偏光が考慮されるようになります。偏光の状態を定義する方法と解析機能での偏光の使用方法については「[偏光] (Polarization) (システム エクスプローラ)」を参照してください。
[破線を使用] (Use Dashes) 各種の曲線を区別するために、実線または破線を選択します。この設定は、クラシック表示でのみ使用できます。クラシック表示を使用するには、[OpticStudio 環境設定] (OpticStudio Preferences) の [グラフィックス] (Graphics) タブで [クラシック表示を有効] (Enable Classic View) を選択します。
[面] (Surface) MTF を評価する面を選択します。これは、中間像を評価するときに効果的です。「中間面における結果の評価」を参照してください。
説明
注 : 「[FFT PSF]」および「[ホイヘンス PSF] (Huygens PSF)」の「説明」を参照してください。そこに記載された注釈は、この機能にも当てはまります。
回折 MTF の計算は、瞳データの FFT に基づいています。得られた MTF は、正弦波オブジェクトの空間周波数の関数としての変調ですが、必要に応じて実数、虚数、位相、または矩形波の応答も可能です。矩形波 MTF は、特定の周波数の矩形波ターゲットに対する変調応答です。これに対し、矩形波応答以外のプロットでは、正弦波ターゲットに対する応答です。矩形波応答は、以下の式を使用して MTF データから計算されます。
S(v) は矩形波応答、M(v) は正弦波変調応答、v は空間周波数です。
フォーカル光学系では、任意の 1 つの波長でのカットオフ周波数は、1/(波長 x 実効 F ナンバー) で求められます。OpticStudio では、各視野での波長ごとの実効 F ナンバーがサジタル応答とタンジェンシャル応答とで別々に計算されます。これにより、シリンダやグレーティングを組み込んだ光学系のようにアナモルフィックなディストーションおよび色のディストーションが発生する光学系でも、正確な MTF データが得られます。
アフォーカル光学系では、射出瞳径を波長で除算することによってカットオフ周波数を求めることができます。
サンプリング数の増加、OPD のピーク - バレー値と最大勾配の減少、光線の横収差の減少に伴い、回折計算はより正確になります。瞳内の OPD のピーク - バレー値が大きすぎると、波面のサンプリングがまばらになるのでエイリアシングが発生します。エイリアシングは不正確なデータにつながります。OpticStudio では、エイリアシングの発生を検出し、適切なエラー メッセージを発行します。なお、どのような場OpticStudio合でもサンプリング数が少なすぎると、エイリアシングを自動的には検出できません。特に波面位相が急激に変化する状況で顕著になります。
FFT に基づく MTF では、余弦空間での射出瞳内部の (適度に) 均一な光線の分布が正確であることを前提としています。きわめて明るい軸外し反射望遠鏡のように、射出瞳が大幅に広がる光学系では、FFT に基づく MTF は不正確になります。このような光学系では、代わりにホイヘンス MTF を使用するようにします。詳細は、「[ホイヘンス MTF] (Huygens MTF)」を参照してください。
波数の単位による OPD が非常に大きい場合は (10 波数以上など)、回折 MTF の代わりに幾何光学的 MTF に切り替えることをお勧めします。このような収差の大きい光学系では、特に低い空間周波数で (収差が大きいと高周波での MTF は急速に減少します)、幾何光学的 MTF は非常に正確です。回折限界曲線が表示されている場合、それは基準視野位置での収差のない応答のものです。「回折限界」を参照してください。
MTF プロットの空間周波数の目盛は、像空間では 1mm あたりのサイクル数、物空間では 1 ミリラジアンあたりのサイクル数です (「[MTF 単位] (MTF Units)」を参照)。1 mm あたりのサイクル数による MTF は像空間で計算されるため、物空間での空間周波数応答を判断する場合は光学系の倍率を考慮する必要があります。
FFT アルゴリズムの特性上、その計算は瞳空間座標で実行されます。このため、像面を回転しても、計算される MTF の方向には何の影響もありません。タンジェンシャル応答は、物空間の X 軸に沿った線で方向が決まる周期的ターゲットに対応しています。一方、サジタル応答は、物空間の Y 軸に沿った線で方向が決まる周期的ターゲットに対応しています。これは、幾何光学的 MTF やホイヘンス MTF の規則とは異なります。
次へ :