仪器光学b.doc

如： 参数 采样值 采样点 焦（像）面位置 0，±0.05，±0.1，±0.15 7 视场角 0°，5°，10°，15°，20° 5 空间频率 0°，90° 2 相对孔径 f/2，f/2.8，f/4，f/5.6，f/8 5 色光 d光，白光 2 组合数 630 由上表可见，此法费事、费力又不易得出概括性结论。 于是，提出单个OTF质量评价指标： OTF——空间频率积分 OTF的（MTF）2——空间频率积分 相对于MTF不低于某一数值的最高空间频率（低对比分辨能力判断法） *（四）某一特征频率处的MTF值——最普遍（特征频率法） 特征频率的选取：目标和接受器的空间频率特征； 被测系统的用途。 MTF值的确定 ：光学像的对比、层次要求 还可以由MTF值确定光学系统的方差要求： 三种具体评价法 切线法 MTF，在不同视场的面积加权的平均的传函。 一般设视场面积为A，等面积分为四区 以此类推：；； 在每个区域中心处测弧矢（S）（90°）和子午（T）（0°）调制传递函数值Ms和Mt，取平均MTF平均为： （Zeiss采用类似方法） 评价指标：M（s）=M+S 如：照相物镜M（s）≥1，显微镜M（s）≥2，… 低对比分辨能力 B＇→低对比空间分辨力弱 C →极限空间频率高，高对比空间分辨能力强 高对比分辨能力评价中的问题： 截止频率因MTF小量起伏，变化很大 大像差系统往往具有同样高对比分辨能力（截止频率） 伪分辨 而低对比分辨能力还能与中心点亮度和能量集中度相对应， （∵MTF0·S0与MTF～S面积积分相应） ∴低对比分辨能力可作为光学系统方便可靠的质量指标。 如：物体对比1∶0.81， 接收器接收对比1∶0.9， 则，所需MTF： 如上给定MTF=0.5， 其中，设： 规化：； 波差： 引入平均波差： 其中，——相当于参考波面 作近似计算：当时， 略去高次项， 得： 其中， ——方差 定义： ·采用方孔讨论，较简单 ——方孔 当D（s,t）=0（理想）时，s=2或t=2 ； 若要求 则 得：1） 2） 3） 当瑞利判断（λ/4波差时），即对应于低对比分辨力降低30%～40% 可取（s，t）=（0，0.6）或（0.6,0）或(0.35,0.35)（对望远、显微等小像差系统） 对照相机大像差系统，（s，t）=（0，0.1）、（0.1，0）或（0.06，0.06） 例：对线/mm（s=1时） 分辨力就是73.5 lp/mm,MTF=0.5 ·对方差要求： a、高质量系统： b、对于照相物镜： 结论：只须将各种象差的方差D计算出来，即可知道质量情况 （三）典型成像系统的特征频率法 1.显微系统 （要求：可分辨、不求层次、照明好、对比高） 若要求分辨2μ细节，特征频率取 由人眼观察，确定MTF值：M物·MTF系统≥M人眼（0.026） 取M物在0.5～1,则 ∴.N0与截止频率很接近 高对比的系统一般用瑞利判据,而M物一般为高对比 2、电视摄像物镜 特 征 频 率 ： 电视系统垂直方向有效扫描行数 （决定于接受器件） 水平方向的有效像素 PAL-D标准——625行/幅（帧） 50行消隐 有效行575行，考虑有效的分解系数（约0.6～0.8）（一般取0.8完全够用，也可更大） 实际有效行数Z1=320～440行/帧 （相当于VCD）（电视） ——水平方向有效像素受频带宽度限制 行频 以往以次确定1″电视系统（摄像管）特征频率15 lp/mm 以往以次确定″电视系统（摄像管）特征频率12 lp/mm 实际上，较简单的方法： 某1/3″CCD Nyquist频率77 lp/mm 像素： 752（H）×582（V） 尺寸： 4.8（H）×3.6（V）mm2 分辨率：470电视行（垂直）（分解因子约0.8） 则特征频率取：N0= δ行宽==7.66μ ∴N0≈65 lp/mm MTF的确定： M物·MTF系统·MTF电≥M眼=0.026 其中，MTF电——包括从摄像管（CCD）到荧光屏显示的全过程，一般取0.6左右。 MTF物——要求分辨物体亮度差20%，既MTF物==0.11 ∴MTF光学系统 3．电影摄影物镜 质量要求中的清晰度，是对细节的分辨能力。即通常讲的目标细节的成像虚实程度，是决定特征频率的主要因素。 摄影要求的层次是决定调制度值的主要因素。 特征频率： N0=50 lp/mm （验收镜头一般以此N0的鉴别率板拍摄情况作标准） 电影胶片的截止频率一般为：70~100 lp/mm MTF：M物·MTF光学·M底≥M眼=0.026 在N0=50 lp/mm处 M底=0.2~0.4，包括