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解像力チャートのシミュレーションについて

  • 13 June 2022
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解像力チャートのシミュレーションの事例について説明します。

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Best answer by Ryosuke.Niitsu 13 June 2022, 14:30

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解像力チャートのシミュレーションの事例について説明させていただきます。

例として、下図のような等倍光学系を使用します。

 

 

まずはこの光学系のMTFについて確認します。

解像力チャートは白黒2値画像にて作成されております。

MTFの設定は下図のようにします。

解像力チャートには「方形波」を使用いたします。

 

短形波に対するMTFが表示されます。

物高-20mmの20Cycle/mmを確認すると、S像_50%  T像6%ということが分かります。

 

次に、解像力チャートの画像シミュレーションを行います。

2種類の手法があります。

 

①部分的コヒーレント像解析

解析タグ→拡張光源解析→部分的コヒーレント像解析を選択します。

 

前提としまして、最初に確認したMTFの20 Cycle/mmでの評価となることが重要です。

光学業界では白黒ペアを「1本」で「1Cycle」と数えます。

つまり、20 Cycle/mmとなると、 白黒ペアの幅は1mm/20本 = 0.05mmとなります。

 

今回のシミュレーションでは、「LINEPAIR.IMD」というファイルを使用します。

このファイルは10本ペアのラインが含まれております。

白黒のペアで 0.05mm が 10ペアあるので 0.05mm×10 = 0.5mmとなります。

その為、ファイルサイズは0.5となります。

そうすると、ファイルの一辺の長さが像空間で0.5mmとなります。

 

表示方法をX断面とすることで実質的なMTFが計算されます。

赤枠で囲った部分にMTFの計算結果が表示されます。値は50%となっております。

 

この画像は第二物点に対するサジタル像です。

最初に確認したMTFのS像の数値とほぼ同等となっていることが分かります。

 

②Image Simulationを使用します。

実際にチャートを見た画像でシミュレーションが出来るという利点があります。

解像力のチャートは複数のラインが縦横に配置されているものが多いです。

自身で画像ファイルを作成することが可能です。

 

例えば、3本のラインが縦と横に存在している画像ファイルの場合は

下記のようにテキストファイルにて作成いたします。

その後、拡張子をIMAに変換することで画像ファイルとして使用が可能です。

 

解析→拡張光源解析→画像シミュレーションを選択します。

 

設定画面は下記のようになります。

入力ファイルには自分で作成した画像ファイルを使用します。

視野の高さは、0.3と入力します。

 

作成した画像ファイルは12×12にて作成しております。

そのため、線の幅は入力した0.3の1/12で0.025mmとなり、

ペアで考えると0.025×2 = 0.05となります。

 

解析した画像は下記のようになります。

横線(タンジェンシャル像)が2本に見えているのが分かります。

これは「偽解像」と呼ばれる現象です。

FFTMTFにて確認したとき、タンジェンシャル像は15本/mmでMTFが0になります。

しかし、その後数パーセントのコントラストが復活してしまいました。

このような場合、コントラストはあっても白黒逆転していることがあります。

 

FFTMTFにてSettingでTypをPhaseに変更すると、

15本/mm以上で位相が180°回っていることも確認できます。

 

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