광학계의 MTF 예측에서 동심원 구조의 중간 공간 주파수 파면 오차의 영향이 보정된 Shannon 근사식
Improvement of the Shannon Approximation to Correct Effects of Mid-spatial Frequency Wavefront Errors of Concentric Ring Structure in MTF Prediction of Optical Systems
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초록
항공용 카메라 및 천체 망원경과 같은 대구경 광학계의 비구면 반사경 제작 중에 발생하는 동심원 구조의 중간 공간 주파수 파면 오차가 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF)에 미치는 영향을 분석하고 Shannon 근사식을 개선하여 MTF 예측 오차를 줄이는 방법을 제안하였다. 기존의 Shannon 근사식은 파면 오차의 차수가 낮은 경우 MTF 예측에 유용하지만, 파면 오차의 차수가 높은 경우, 그중에서도 특히 비구면 광학소자의 제작 과정에서 발생하는 중간 공간 주파수의 파면 오차가 있을 경우 MTF 예측에 한계가 있다. 본 연구에서는 Matlab 과 Code V 시뮬레이션을 통해 동심원 구조의 중간 공간 주파수 파면 오차가 MTF에 미치는 영향을 분석하고, 새로운 보정 상수(K-factor)를 가지도록 Shannon 근사식을 개선하는 방안을 제안하였다.
Abstract
We investigate the effects of mid-spatial frequency wavefront errors on the modulation transfer function (MTF) of optical imaging systems suchas airborne cameras and astronomical telescopes. To reduce the prediction error of the MTF, an improved Shannon approximation is proposed. The Shannon approximation is useful for low-order wavefront errors, but it has limitations in predicting MTF with high-order wavefront errors, especially those caused by mid-spatial frequency errors from the manufacturing process of aspheric optical components. In this study, we analyze the impacts of concentric ring-shaped mid-spatial frequency wavefront errors on the MTF using MATLAB and Code V simulations, and propose a method to improve the Shannon approximation which has a new correction factor (K-factor).
참고문헌 (16)
- S. M. Hong, "MTF measuring equipment of optical system for LCD substrate inspection", Korean J. Opt. Photon, 18, pp.37~43 (2007)
- S. Y. Song, "Modulation transfer function system for a mid-infrared lens by knife-edge scanning technique", Korean J. Opt. Photon, 22, pp.16~22 (2011)
- H. S. Kim, "Numerical calculation of contrast transfer function for periodic line-space patterns", Korean J. Opt. Photon, 9, pp.396~402 (1998)
- H. -S. Yang, "Fabrication and evaluation of diameter 1 m off-axis parabolic mirror", Korean J. Opt. Photon, 19, pp.287~293 (2008)
- R. R. Shannon, "Aberrations and their effects on images", Proc. SPIE, 0531, pp.27~40 (1985)
- R. R. Shannon, "The Art and Science of Optical Design" (1997), Cambridge University Press
- Y. J. Kim, "evelopment of alignment method for IR optical system for space and EO", IR camera for aerial vehicle, University of Science and Technology, 2014
- G. Yu, "Removal of mid spatial-frequency features in mirror segments", J. Eur. Opt. Soc. -Rapid Publ, 6, pp.11044~ (2011)
- R. N. Youngworth, "Simple estimates for the effects of mid-spatial-frequency surface errors on image quality", Appl. Opt, 39, pp.2198~2209 (2000)
- M. Rimmer, "Analysis of perturbed lens systems", Appl. Opt, 9, pp.533~537 (1970)
- B. D. Stone, "Perturbations of optical systems", J. Opt. Soc. Am. A, 14, pp.2837~2849 (1997)
- J. M. Tamkin, "Theory of modulation transfer function artifacts due to mid-spatial-frequency errors and its application to optical tolerancing", Appl. Opt, 49, pp.4825~4835 (2010)
- K. Liang, "Understanding the effects of groove structures on the MTF", Opt. Express, 25, pp.18827~18841 (2017)
- K. W. Park, "Dual band optical window(DBW)for use on an EO", IR airborne camera, 2012, pp.16, 63~69
- H. Aryan, "Simple methods for estimating the performance and specification of optical components with anisotropic mid-spatial frequency surface errors", Opt. Express, 27, pp.32709~32721 (2019)
- D. G. Voelz, "Computational Fourier Optics : A MATLAB Tutorial" (2011), SPIE Press