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光行天下 -> 光學(xué)設(shè)計(jì)及經(jīng)驗(yàn) -> 提高鏡頭mtf的方法 [點(diǎn)此返回論壇查看本帖完整版本]

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personking

2022-10-25 10:43

提高鏡頭mtf的方法

首先大像差系統(tǒng)，我一般自己寫(xiě)約束操作數(shù)，然后用默認(rèn)操作數(shù)的spotsize優(yōu)化像差，等像差小一些了，再換默認(rèn)操作數(shù)中的wavefront優(yōu)化，然后spotsize和wavefront來(lái)回?fù)Q幾次，慢慢的MTF就上去了。

我看書(shū)上的理論解釋是兩種評(píng)價(jià)方式的極值點(diǎn)不同，來(lái)回切換幾次容易跑到更好的極值點(diǎn)。

personking

2022-10-25 10:56

怎樣優(yōu)化MTF？

MTF響應(yīng)是波前差的函數(shù)，并且當(dāng)RMS波前差趨于零時(shí)，MTF接近它的衍射受限性能。因此，默認(rèn)的RMS波前評(píng)價(jià)函數(shù)是一個(gè)很好的出發(fā)點(diǎn)。然后，如果需要對(duì)系統(tǒng)性能做最終的調(diào)整，你可以轉(zhuǎn)化到外部MTF優(yōu)化操作數(shù)，例如MTFA或GMTA。

MTF計(jì)算比波前計(jì)算花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，因此初始波前優(yōu)化是首選。另外，當(dāng)系統(tǒng)性能不好時(shí)，直接的MTF優(yōu)化可能停滯。例如，如果該頁(yè)上的成像鏡頭是簡(jiǎn)單的離焦，MTF可能降為零然后再升高，如下所示。這就是偽分辨率，并可能導(dǎo)致局部?jī)?yōu)化停滯，因?yàn)镸TF在它可能變壞之前必須變好。盡管錘優(yōu)化和全局搜索可以處理這個(gè)問(wèn)題，但最好優(yōu)化波前差直到所有所需的空間頻率在MTF曲線的第一個(gè)極小值內(nèi)。

衍射和幾何MTF計(jì)算

成像質(zhì)量不會(huì)一直提高：在孔徑的某些設(shè)置上，孔徑的衍射會(huì)阻止成像質(zhì)量的提高。

ZEMAX提供了兩個(gè)MTF計(jì)算，稱(chēng)為幾何和衍射MTF。（第三個(gè)計(jì)算，惠更斯MTF超出了本文的范圍，但在ZEMAX的用戶(hù)手冊(cè)上有討論）。
使用幾何MTF的主要優(yōu)點(diǎn)是在用于大像差系統(tǒng)（例如10個(gè)波數(shù)）中，在這種系統(tǒng)中衍射MTF需要很高的采樣才能精確計(jì)算。
幾何MTF對(duì)大像差系統(tǒng)非常精確，甚至能考慮光學(xué)面的散射，散射會(huì)增加本底照明從而使MTF下降。
當(dāng)衍射效應(yīng)明顯示應(yīng)該使用衍射計(jì)算。

personking

2022-10-25 10:57

優(yōu)化順序：
1.看Analysis——Aberration coefficients——Seidel coefficients/Seidel Diagram，找出對(duì)賽得和數(shù)影響大的面，將這些面的曲率半徑設(shè)為變量，優(yōu)先優(yōu)化。
2.將剩余面的曲率半徑設(shè)為變量進(jìn)行優(yōu)化。
3.將STOP光闌面的位置設(shè)為變量進(jìn)行優(yōu)化。
4.將透鏡間距設(shè)為變量進(jìn)行優(yōu)化。
5.講玻璃厚度設(shè)為變量進(jìn)行優(yōu)化

personking

2022-10-25 10:59

ZEMAX 中三種優(yōu)化方法：
通常在一個(gè)含有多組鏡片的復(fù)雜系統(tǒng)中，充足的變量給系統(tǒng)足夠的求解空間，如何快速由精確地找到想要的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)呢？ZEMAX提供的優(yōu)化方法有三種：Local、Gloal、Hammer Optimization。

1) Local Optimization 這種優(yōu)化方法強(qiáng)烈依賴(lài)初始結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)通常也被稱(chēng)為系統(tǒng)的起點(diǎn)，在這一起點(diǎn)處優(yōu)化驅(qū)使評(píng)價(jià)函數(shù)逐漸降低，直至到最低點(diǎn)。注意：這里的最低點(diǎn)是指再優(yōu)化評(píng)價(jià)函數(shù)就會(huì)上升，不管是不是優(yōu)化到了最佳結(jié)構(gòu)（軟件認(rèn)為的最佳指評(píng)價(jià)函數(shù)最小的結(jié)構(gòu)）。

2) Global Optimization全域搜索，使用多起點(diǎn)同時(shí)優(yōu)化的算法，目的是找到系統(tǒng)所有的結(jié)構(gòu)組合形式并判斷哪個(gè)結(jié)構(gòu)使評(píng)價(jià)函數(shù)值最小。

3) Hammer Optimization 錘形優(yōu)化，雖然也屬于全局優(yōu)化類(lèi)型，但它更傾向于局部?jī)?yōu)化，一旦使用全局搜索找到了最佳結(jié)構(gòu)組合，便可以使用錘形優(yōu)化來(lái)錘煉這個(gè)結(jié)構(gòu)。錘形優(yōu)化加入了專(zhuān)家算法，可幫助我們按有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方法處理系統(tǒng)結(jié)果

personking

2022-10-25 11:04

一般都是先找接近的結(jié)構(gòu)，專(zhuān)利啥的來(lái)改，那樣初始結(jié)構(gòu)就不會(huì)太差。跑到一定程度，看哪個(gè)視場(chǎng)MTF掉的比較多，再用MTFA/MTFT拉吧。一開(kāi)始就用，怕是不好吧；用MTFT/MTFA，勢(shì)必優(yōu)化速度會(huì)慢，就怕跑不出來(lái)局部無(wú)限小就跑不動(dòng)了。
1、如果某些視場(chǎng)MTF整體比較低，優(yōu)選方案是調(diào)整視場(chǎng)權(quán)重，這樣優(yōu)化速度不會(huì)被拉慢；
2、同一視場(chǎng)的T和S差異較大，先嘗試增加采樣點(diǎn)的方式優(yōu)化，其次是在優(yōu)化后期用操作數(shù)拉上去；
3、操作數(shù)可以用GMTT和GMTS，優(yōu)化速度會(huì)比MTFT和MTFS要快很多。

personking	2022-10-25 11:05
那就用一個(gè)狠招，直接用波前+PTV/RMS+主光線來(lái)優(yōu)化，跑個(gè)三天三夜，最終得到的是一個(gè)MTF緊貼衍射極限的效果，然后再用操作數(shù)優(yōu)化彌散斑，全程用錘子來(lái)敲，這招，我在設(shè)計(jì)上屢試不爽，不知道能否幫到你。

personking

2022-10-25 11:09

1、加入漸暈，有利于提升邊緣視場(chǎng)的MTF，減小邊緣視場(chǎng)的點(diǎn)圖大小；

2、把材料設(shè)為Model類(lèi)型，加入一些材質(zhì)邊界限制，然后優(yōu)化；

3、針對(duì)性地使用MTFT、MTFS操作數(shù)，權(quán)重可以搞大點(diǎn)，強(qiáng)行拉上去，PROB操作數(shù)很有用。

personking

2022-10-25 11:09

1.初始結(jié)構(gòu)很重要，可以用zmx跑一個(gè)差不多的結(jié)構(gòu)以后用codev優(yōu)化全局，可以將整個(gè)結(jié)構(gòu)跑的很穩(wěn)；

2、將優(yōu)化好的結(jié)構(gòu)再用zmx局部?jī)?yōu)化，用默認(rèn)的函數(shù)優(yōu)化就差不多，只需要添加敏感視場(chǎng)的T或S優(yōu)化即可，最好不要一開(kāi)始跑像差就加入MTF函數(shù)，系統(tǒng)優(yōu)化會(huì)很慢。

personking	2022-10-25 11:13
如果你達(dá)到了衍射極限但是仍然沒(méi)有達(dá)到你的要求，這個(gè)時(shí)候給你兩種解決思路： NjdDImz.;s 1、更換更加嚴(yán)格的初始結(jié)構(gòu)； 'g}Q@@b 2、降低你的F/#數(shù)，或是在焦距不變的情況下，增大你的入瞳直徑。然后再優(yōu)化。

swy312	2022-10-26 09:28
感謝樓主的分享

turb0	2022-10-26 10:52
感謝樓主分享 =~dXP

leizi5416	2022-10-31 09:50
謝謝分享。

譚健	2022-11-01 21:21
謝謝分享!

lutong911	2022-11-01 23:11
感謝樓主分享