MTF控制

optics1210

SYNOPSYS提供了一种选择，可以直接在评价函数中对衍射MTF进行定位。这已经被证明是平衡残差的一种有力的方法，甚至有时可以显著提高镜头的性能。然而，它必须被认为是一种作为最后手段的工具，而不是一种标准程序，原因有二:

首先，评估MTF(用于此目的的卷积MTF例程)的过程要比优化过程中所需的正常光线追迹慢很多倍。当优化MTF时，可能需要等待数小时而不是数分钟才会完成优化。

第二个原因是，这个过程只能应用于已经非常接近衍射极限的透镜。这是一个重要的限制。透镜的MTF几乎对涉及的每个参数都有振荡。如果透镜不完美，MTF也会在更高的空间频率上振荡，如下所示。

典型的MTF曲线确定模量随空间频率的变化。

一个给定频率的MTF也会作为一个镜头变量振荡，如下图所示。虽然不太为人所知，但这种效果是基于波形的标准(如MTF)所固有的，并且完全排除了它作为一种通用的优化工具的使用。每一个成功的优化方法都利用第一个(有时是第二个)对设计变量的偏差的导数，从而找到一个改进的解。但是如果导数在初始解和期望解之间快速变化，那么除了随机搜索之外，没有任何程序可以从一个解到另一个。

当结构参数改变时，绘图确定，透镜的MTF如何振荡。

为了满足MTF优化的要求，必须对透镜进行足够的校正，使其在低于目标频率的频率上，不存在MTF曲线的最小值，并且在起始值和改进的解之间的变量值之间不存在MTF的最小值。这两个要求密切相关，满足第一个要求可能就足够了。

假设上述图中的MTF要在点A处(不满足上述规则)进行修正。程序将尝试在这一点上提高MTF值，并将设计移动到b点。这是一个局部最大值，一旦到了那里，程序就会停止。但这不是期望的最大值。如果起点是C点，设计就会成功。

要使用MTF优化来达到好的效果，您应该遵循以下步骤:

1.	首先用单独的光线或OPD校正镜头。GSR和GTR选项简单而有效。GNR选项将改进镜头尽可能通过几何光线目标进行改进。
2.	在多个视场点绘制MTF曲线，并选择比图中任何最小值都低的频率。
3.	将MTF目标锁定在那些视场点和频率上。如果初始镜头满足这些要求，程序将检测并拒绝任何违反这些规则的MTF曲线的解。改进后的镜头将会出现。

优化程序计算的MTF始终采用波前插值法，在6.6.3.1节中有更充分的说明。如果开关84是关闭的，这将在波前使用一个Zernike，如果开关84是打开的，则使用一个线性样条。后者的速度要慢很多倍，但如果波阵面的表现不佳，则必须采用后者。

如果您打算使用KICK或ANNEAL函数，应该谨慎地使用MTF优化。这些选项将改变镜头，使MTF可能不再处于最大值附近，而在这种情况下，该程序将不起作用。如果你小心地要求一个相当低的初始温度，你可以使用模拟退火，所以设计变化不大。

MTF优化的输入格式是：

其中TAR是所需的MTF和WT是相对权重。OBS的输入会被约束，但是弥散斑必须居中(参数P1被忽略)。

对于MTF系列的像差，允许输入字符“PERF”以代替目标值。然后，该程序将在输入的空间频率上替换一个完美的MTF的近似值，该值为接近F/number和主波长，用于一个不模糊的圆形光瞳。这个估计值的精度大约是1%，比要求一个1.0的MTF的效果要好得多，因为如果镜头接近衍射极限，你希望误差很小，以便恰当地平衡对其他可能还没有被很好纠正的偏差。

ICOL	是波长编号，“M”设置所有波长MTF，而“P”只是主波长。
XMTF,YMTF	指定要控制的特定MTF方向。当只有一个是重要的时候，就推荐使用它们。
AMTF	以所设置的色差、视场和空间波长的XMTF和YMTF的平均值为目标。
MTF	针对一般使用的XMTF和YMTF的几何平均值，建议使用此选项。
MTX,  MTY	当要以相同频率给予X和Y  MTF特定目标时，可以设置（按此顺序，作为两个像差）。 只对两者执行一次计算。
C/MM	是要被控制的期望的MTF的频率。 如果镜头是AFOCAL，则此命令单位实际上是c  / mr而不是c  / mm。