我觉得楼上说的很有道理。衍射极限可以看做是像差校正的理想状态,MTF比较高意味着这个系统像质是接近理想状态的,当代表理想状态的衍射MTF下降时,系统的MTF也随之下降是正常的。另外还有两个不太成熟的想法,只是简单做了下验证:
1、色差的影响。
RMS和MTF都与波长权重的设置有关,MTF高只是在特定的权重下表现比较良好而言,如果更换权重,并不能保证MTF的良好表现,这就意味着其实像差并没有想象中那么好,像质不好的波段只是因为权重低,被掩盖了,被平均了。
当F#增大的时候,各个波段只剩下中小孔径的像质而没有边缘孔径的像质了,表面上看应该像质更好了,其实不然。因为大多数时候,如果使用RMS优化,像质的校正是发生在孔径边缘接近孔径中部的位置,小孔径的像质是没有特别校正的(使用MTF优化则优先保证中小孔径),毕竟小孔径像质本身不差。观察zemax的光线像差图,就可以很清晰地看到这一点(不同波长的曲线相交的位置大部分不位于小孔径)。这部分被校正了像差的光束的能量,虽不在孔径中心,但加以一定的权重之后,是可以为形成致密的RMS核心加分的,这也是MTF的基础,当这部分光束被F#遮拦,RMS的核心就不再那么致密了,MTF随之下降。
2、优化时边缘孔径和中心孔径像质的折中。
在小F#的设定下,优化其实是需要保证整个孔径像质的一个均衡,所谓均衡,我的理解是孔径中心像质牺牲一些,补偿孔径边缘像质,达到一个平衡。孔径中心像质的牺牲一个比较常见的情况是离焦,也就是在光线像差图上看到曲线在原点的倾斜。当F#增加,孔径边缘的光束被遮拦,那么孔径中心或者说小孔径处的像质可以不再做折中,通过优化,使离焦量减小,那么MTF可以更加完美,前提是要做一个优化的动作。
综上,将波段改为单波长,查看此时的MTF以及衍射极限,再增大F#,然后优化,再查看此时的MTF和衍射极限,应该可以看到后者比前者更接近衍射极限了。