如何模拟莫尔条纹？

概述

这篇文章简单介绍了莫尔条纹 (Moire Fringing) 的基本原理并讲解了如何在OpticStudio非序列模式下模拟莫尔条纹效应。本文首先使用一个基础系统来展示多像素组成的探测器接收条纹后得到的图案，该系统将具有条纹图案的幻灯片 (Slide) 直接投影在探测器上。此外，本文还展示了更复杂且贴近实际情况的系统，在该系统中条纹图案通过透镜组成像在探测器上。本文使用的示例系统请从以下链接下载：

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

介绍

当空间频率相近的两组条纹相互叠加时就会出现莫尔条纹。我们可以在许多系统中观察到莫尔条纹，并且莫尔条纹也经常出现在我们的日常生活中。举例来说，如果对着您的电脑显示器照一张像，大多数情况下您会看到照片中的屏幕上出现莫尔条纹。这是由于探测器由许多像素组成，这会导致探测器接收到的图像呈现出波浪形的低空间频率的莫尔条纹（黑色或彩色）。这种莫尔条纹的产生是由于屏幕的像素密度、尺寸以及间距与照相机的像素不相等造成的。

试想这样一个简单的例子：现在有两组空间频率相近的条纹图案，如下图所示。其中短条纹的条纹间距是长条纹的1.25倍。当两组条纹重合时，我们可以看到一部分短条纹的间隔被长条纹填充，一部分短条纹和长条纹重合。这就形成了正弦形状的低频黑白莫尔条纹。

在绝大多数光学设计系统中，莫尔条纹是不被接受的。例如摄影师在摄影时往往需要移动到很远的距离来避免莫尔条纹效应。此外，现代相机系统中逐渐减小的像素间隔以及图像防串扰功能也有助于抑制莫尔条纹效应。

这篇文章介绍了如何在OpticStudio中模拟莫尔条纹。首先，本文介绍了非序列系统中的莫尔条纹；其次，本文给出了模拟这类系统的建模要点，建立透镜成像系统，并在该系统中演示莫尔条纹效应。

用探测器接收莫尔条纹

使用OpticStudio的非序列模式可以模拟数字成像系统中像素化的探测器产生的莫尔条纹效应。在最基础的演示系统中，需要设置一个平行光源来照明一个有图案的幻灯片并使用探测器接收。其中幻灯片上的图案和探测器的像素共同作用产生莫尔条纹。在本例中，幻灯片的图案为黑白相间的条纹。举例来说，这就像是从电视上看节目主持人穿的条纹衬衫，条纹越密则莫尔条纹效应越明显。

打开示例文件中的Moire_detector_only.zar文件。在该文件系统配置下运行光线追迹，我们可以在探测器查看器上看到莫尔条纹效应。如下图左侧为Grid_Of_Bar的原始位图图片，右侧为探测器接收到的带有莫尔条纹效应的位图图像。