FFT MTF


使用FFT算法计算所有视场位置的衍射调制传递函数(MTF)数据。

采样(Sampling) 用于进行光瞳采样的光线网格的尺寸。采样可以是32x32、64x64等。虽然更高的采样率会得出更准确的数据,但计算时间会增加。
显示衍射极限(Show Diffraction Limit) 选择是否显示衍射极限数据。
最大频率(Max Frequency) 指定所绘制的最大频率(参阅"MTF单位(MTF Units)")。
波长(Wavelength) 计算中使用的波长编号。
视场(Field) 计算中使用的视场编号。
类型(Type) 选择"调制"、"实部"、"虚部"、"相位"或"方波响应"。
使用偏振(Use Polarization) 如果勾选,则将考虑偏振。有关如何定义偏振态和通过分析功能如何使用偏振的信息,请参阅"偏振(系统选项)(Polarization (System Explorer))"。
使用虚线(Use Dashes) 选择实线或虚线以区分不同的曲线。该设置仅适用于"经典视图"(如果在"OpticStudio配置选项"的"绘图"选项卡中选择"启用经典视图",则可对其进行选择)。
表面(Surface) 选择要评估的MTF所位于的表面。此选项对评估中间图像十分有用。请参阅"在中间面上的结果评估(Evaluating results at intermediate surfaces)"。
详述(Discussion)
注意:参阅FFT和惠更斯PSF的讨论章节。这些注解同样适用于此功能。
衍射MTF计算基于光瞳数据的FFT。MTF结果是随正弦波物空间频率变化的调制值,也可选择计算实部、虚部、相位或方波响应。与对正弦波目标响应的其它绘图不同,方波MTF是对特定频率的方波目标的调制响应。可使用以下公式根据MTF数据计算方波响应值:
其中S(v)是方波响应值,M(v)是正弦曲线调制响应值,而v是空间频率。
对于有焦系统,任一波长的截止频率等于波长分之一乘以工作F/#, OpticStudio 会针对弧矢和子午响应分别计算每个视场各波长的工作F/#。此计算将得到准确的MTF数据,即使对于失真和色差畸变系统也是如此,例如包含柱面或光栅的系统。
对于无焦系统,截止频率等于出瞳直径除以波长。
随着采样增加,光程差(OPD)峰谷值和OPD最大斜率的减少,横向光线像差减少,衍射计算更准确。如果光瞳的光程差峰谷值过大,则波前采样过于粗糙,并会出现混叠(aliasing)。混叠将导致数据不准确。 OpticStudio 将尝试检测何时出现混叠,并会发出相应的错误消息。但是,OpticStudio不能自动检测采样在各种情况下何时过低,尤其在波前相位上斜率很大时更是如此。
基于FFT算法的MTF假设结果对于余弦空间出瞳上光线(合理)均匀分布的情形是准确的。某些系统(例如极快的离轴反射镜)的出瞳有显著拉伸,因此基于FFT的MTF不准确。对于这些系统,应使用惠更斯MTF。有关更多信息,请参阅"惠更斯MTF(Huygens MTF)"。
当光程差的波数较大(例如超过10个波数)时,使用几何MTF来代替衍射MTF可能更好。对于像差显著的系统,几何MTF很准确,在空间频率较低时更是如此(在像差较大时,高频率MTF会迅速降低)。如果显示衍射极限曲线,则该曲线将显示参考视场位置的无像差对应结果;请参阅"衍射极限(Diffraction limited)"。
在像空间中,MTF绘图的空间频率绘图比例是以周期/毫米为单位,在物空间中是以周期/毫弧度为单位(参阅"MTF单位(MTF Units)")。在像空间中可计算MTF(以周期/毫米为单位),因此在确定物空间的空间频率响应时需要考虑系统的放大效应。
FFT算法的本质是在光瞳空间坐标中完成计算。因此,旋转像面不会影响计算的MTF的方向。子午响应对应于沿物空间X轴方向的周期性目标图像,弧矢响应对应于以沿物空间Y轴方向的周期性目标图像。这不同于"几何MTF"和"惠更斯MTF"的约定。
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