[分享]提高镜头mtf的方法 [复制链接]

首先大像差系统，我一般自己写约束操作数，然后用默认操作数的spotsize优化像差，等像差小一些了，再换默认操作数中的wavefront优化，然后spotsize和wavefront来回换几次，慢慢的MTF就上去了。 l]tda(  
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我看书上的理论解释是两种评价方式的极值点不同，来回切换几次容易跑到更好的极值点。

怎样优化MTF？ 3i1e1Lj1  
fsd,q?{a:  
MTF响应是波前差的函数，并且当RMS波前差趋于零时，MTF接近它的衍射受限性能。因此，默认的RMS波前评价函数是一个很好的出发点。然后，如果需要对系统性能做最终的调整，你可以转化到外部MTF优化操作数，例如MTFA或GMTA。 YI[y/~!  
z*,P^K 0T  
MTF计算比波前计算花费的时间长，因此初始波前优化是首选。另外，当系统性能不好时，直接的MTF优化可能停滞。例如，如果该页上的成像镜头是简单的离焦，MTF可能降为零然后再升高，如下所示。这就是伪分辨率，并可能导致局部优化停滞，因为MTF在它可能变坏之前必须变好。尽管锤优化和全局搜索可以处理这个问题，但最好优化波前差直到所有所需的空间频率在MTF曲线的第一个极小值内。 +<qmVW^X  
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衍射和几何MTF计算 ^|Bpo(  
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Xjso|  
成像质量不会一直提高：在孔径的某些设置上，孔径的衍射会阻止成像质量的提高。 qu>5 rg-  
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ZEMAX提供了两个MTF计算，称为几何和衍射MTF。（第三个计算，惠更斯MTF超出了本文的范围，但在ZEMAX的用户手册上有讨论）。 fd Vye|%  
使用几何MTF的主要优点是在用于大像差系统（例如10个波数）中，在这种系统中衍射MTF需要很高的采样才能精确计算。 %K@s0uQ  
几何MTF对大像差系统非常精确，甚至能考虑光学面的散射，散射会增加本底照明从而使MTF下降。 ZWJ%t'kF  
当衍射效应明显示应该使用衍射计算。 Z?@1X`@  

优化顺序：  -w7g}  
1.看Analysis——Aberration coefficients——Seidel coefficients/Seidel Diagram，找出对赛得和数影响大的面，将这些面的曲率半径设为变量，优先优化。 AH?T}
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2.将剩余面的曲率半径设为变量进行优化。 a3i;r M2  
3.将STOP光阑面的位置设为变量进行优化。 .Y@)3  
4.将透镜间距设为变量进行优化。 LHy-y%?i  
5.讲玻璃厚度设为变量进行优化 2VSs#z!  

ZEMAX 中三种优化方法： ZH o#2{F  
通常在一个含有多组镜片的复杂系统中，充足的变量给系统足够的求解空间，如何快速由精确地找到想要的设计结构呢？ZEMAX提供的优化方法有三种：Local、Gloal、Hammer Optimization。 ]U9f4ODt  
l;u_4`1H  
1) Local Optimization 这种优化方法强烈依赖初始结构，系统初始结构通常也被称为系统的起点，在这一起点处优化驱使评价函数逐渐降低，直至到最低点。注意：这里的最低点是指再优化评价函数就会上升，不管是不是优化到了最佳结构（软件认为的最佳指评价函数最小的结构）。 g7>p,  
G5;N#^myJ  
2) Global Optimization全域搜索，使用多起点同时优化的算法，目的是找到系统所有的结构组合形式并判断哪个结构使评价函数值最小。 `EFPY$9`D  
H2EKr#(
 
3) Hammer Optimization 锤形优化，虽然也属于全局优化类型，但它更倾向于局部优化，一旦使用全局搜索找到了最佳结构组合，便可以使用锤形优化来锤炼这个结构。锤形优化加入了专家算法，可帮助我们按有经验的设计师的设计方法处理系统结果

一般都是先找接近的结构，专利啥的来改，那样初始结构就不会太差。跑到一定程度，看哪个视场MTF掉的比较多，再用MTFA/MTFT拉吧。一开始就用，怕是不好吧；用MTFT/MTFA，势必优化速度会慢，就怕跑不出来局部无限小就跑不动了。 d5b \kRr  
1、如果某些视场MTF整体比较低，优选方案是调整视场权重，这样优化速度不会被拉慢； |Wo_5|
E  
2、同一视场的T和S差异较大，先尝试增加采样点的方式优化，其次是在优化后期用操作数拉上去； K9-?7X  
3、操作数可以用GMTT和GMTS，优化速度会比MTFT和MTFS要快很多。 dV~yIxD}C*  

那就用一个狠招，直接用波前+PTV/RMS+主光线来优化，跑个三天三夜，最终得到的是一个MTF紧贴衍射极限的效果，然后再用操作数优化弥散斑，全程用锤子来敲，这招，我在设计上屡试不爽，不知道能否帮到你。

1、加入渐晕，有利于提升边缘视场的MTF，减小边缘视场的点图大小； |l*#pN&L  
ZO^Y9\L  
2、把材料设为Model类型，加入一些材质边界限制，然后优化； &n
|S:"B  
4sj:%%UE  
3、针对性地使用MTFT、MTFS操作数，权重可以搞大点，强行拉上去，PROB操作数很有用。

wZ^7#yX>  
1.初始结构很重要，可以用zmx跑一个差不多的结构以后用codev优化全局，可以将整个结构跑的很稳； (3H'!P7|~  
. q=sC?D  
2、将优化好的结构再用zmx局部优化，用默认的函数优化就差不多，只需要添加敏感视场的T或S优化即可，最好不要一开始跑像差就加入MTF函数，系统优化会很慢。

如果你达到了衍射极限但是仍然没有达到你的要求，这个时候给你两种解决思路： hx'p0HDta  
1、更换更加严格的初始结构； G^Z SQ!  
2、降低你的F/#数，或是在焦距不变的情况下，增大你的入瞳直径。然后再优化。

感谢楼主的分享