ZEMAX等仿真传函仪MTF测试中PE滤光片波长权重的设定

IM HR、IM Uni、IM PRO等传函仪在测试MTF时常用Photopic Eye滤光片(明视觉滤光片,下称PE滤光片)。

PE滤光片是一种专门设计来模拟人眼在明亮环境下(明视觉)光谱响应特性的光学滤光片,它的核心功能就是让光学仪器”看”到的光,和人眼实际感知到的亮度尽可能一致。

这种滤光片的设计基于一个核心标准——CIE标准光度函数 V(λ)

  • 匹配人眼响应曲线:人眼对不同波长光的敏感度是不同的。在明亮环境下(明视觉),人眼对波长为555纳米的黄绿光最为敏感,而对红光和蓝光的敏感度较低。这条敏感度曲线就被定义为V(λ)函数。PE滤光片的光谱透过率曲线正是被设计来匹配这条V(λ)曲线的。

  • “加权”透过:当光线透过这个滤光片时,不同波长的光会受到不同程度的”待遇”。与V(λ)曲线峰值对应的555nm附近的黄绿光会被高效透过,而人眼不那么敏感的深红色和蓝色光则会被不同程度地衰减。

  • 组合成系统:这种滤光片通常会和光电探测器(如CCD或CMOS相机)组合使用。滤光片先对入射光进行”人眼化”的加权,然后探测器再进行测量,这样最终得到的读数就直接反映了人眼感知的亮度。


传函仪在使用卤素灯光源+PE滤光片+相机时,其响应曲线如下:

上图展示了目标物的发射光谱与相机灵敏度曲线,二者相乘的结果经简单高斯函数拟合后,可高度还原该系统的光谱响应特性,拟合公式为:
其中,中心波长=558 nm,半宽=67.6 nm。

ZEMAX等光学设计软件在仿真以上配置时,建议其波长权重的设定如下:

正文完。
以下为各种传函仪设备,包括无焦系统MTF机台、用于高低温下测量的温控传函仪、测试电影物镜和单反相机的传函仪、大大小小的研发型传函仪、量产型传函仪、AR/VR MTF机台内窥镜等。
典型可测量参数(依据设备类型有所不同,或多或少):


无焦系统传函仪(MTF机台),可测量望远镜、枪瞄、望远镜、手机前置望远镜等的MTF、出瞳距等参数


AR测量机台




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