概述

這篇文章簡(jiǎn)單介紹了莫爾條紋 (Moire Fringing) 的基本原理并講解了如何在OpticStudio非序列模式下模擬莫爾條紋效應(yīng)。本文首先使用一個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)來展示多像素組成的探測(cè)器接收條紋后得到的圖案，該系統(tǒng)將具有條紋圖案的幻燈片 (Slide) 直接投影在探測(cè)器上。此外，本文還展示了更復(fù)雜且貼近實(shí)際情況的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中條紋圖案通過透鏡組成像在探測(cè)器上。本文使用的示例系統(tǒng)請(qǐng)從以下鏈接下載：

附件1：https://customers.zemax.com/ZMXLLC/media/Knowledge-Base/Attachments/Moire_detector_only.zar

附件2：https://customers.zemax.com/ZMXLLC/media/Knowledge-Base/Attachments/Moire_Non_Sequential.zar

介紹

當(dāng)空間頻率相近的兩組條紋相互疊加時(shí)就會(huì)出現(xiàn)莫爾條紋。我們可以在許多系統(tǒng)中觀察到莫爾條紋，并且莫爾條紋也經(jīng)常出現(xiàn)在我們的日常生活中。舉例來說，如果對(duì)著您的電腦顯示器照一張像，大多數(shù)情況下您會(huì)看到照片中的屏幕上出現(xiàn)莫爾條紋。這是由于探測(cè)器由許多像素組成，這會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器接收到的圖像呈現(xiàn)出波浪形的低空間頻率的莫爾條紋（黑色或彩色）。這種莫爾條紋的產(chǎn)生是由于屏幕的像素密度、尺寸以及間距與照相機(jī)的像素不相等造成的。

試想這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：現(xiàn)在有兩組空間頻率相近的條紋圖案，如下圖所示。其中短條紋的條紋間距是長(zhǎng)條紋的1.25倍。當(dāng)兩組條紋重合時(shí)，我們可以看到一部分短條紋的間隔被長(zhǎng)條紋填充，一部分短條紋和長(zhǎng)條紋重合。這就形成了正弦形狀的低頻黑白莫爾條紋。

在絕大多數(shù)光學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，莫爾條紋是不被接受的。例如攝影師在攝影時(shí)往往需要移動(dòng)到很遠(yuǎn)的距離來避免莫爾條紋效應(yīng)。此外，現(xiàn)代相機(jī)系統(tǒng)中逐漸減小的像素間隔以及圖像防串?dāng)_功能也有助于抑制莫爾條紋效應(yīng)。

這篇文章介紹了如何在OpticStudio中模擬莫爾條紋。首先，本文介紹了非序列系統(tǒng)中的莫爾條紋；其次，本文給出了模擬這類系統(tǒng)的建模要點(diǎn)，建立透鏡成像系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)中演示莫爾條紋效應(yīng)。

用探測(cè)器接收莫爾條紋

使用OpticStudio的非序列模式可以模擬數(shù)字成像系統(tǒng)中像素化的探測(cè)器產(chǎn)生的莫爾條紋效應(yīng)。在最基礎(chǔ)的演示系統(tǒng)中，需要設(shè)置一個(gè)平行光源來照明一個(gè)有圖案的幻燈片并使用探測(cè)器接收。其中幻燈片上的圖案和探測(cè)器的像素共同作用產(chǎn)生莫爾條紋。在本例中，幻燈片的圖案為黑白相間的條紋。舉例來說，這就像是從電視上看節(jié)目主持人穿的條紋襯衫，條紋越密則莫爾條紋效應(yīng)越明顯。

打開示例文件中的Moire_detector_only.zar文件。在該文件系統(tǒng)配置下運(yùn)行光線追跡，我們可以在探測(cè)器查看器上看到莫爾條紋效應(yīng)。如下圖左側(cè)為Grid_Of_Bar的原始位圖圖片，右側(cè)為探測(cè)器接收到的帶有莫爾條紋效應(yīng)的位圖圖像。