光电测试技术第章基本光学量测试技术.ppt

§1-4 分辨率测试技术 分辨率测量的特点： 所获得的有关被测系统像质的信息量不及星点检验多； 发现像差和误差的灵敏度也不如星点检验高； 分辨率能以确定的数值作为评价被测系统的像质的综合性指标——定量测量； 并且不需要多少经验就能获得正确的分辨率值——客观性； 对于有较大像差的光学系统，分辨率会随像差变化而有较明显的变化，因而能用分辨率区分大像差系统间的像质差异，这是星点检验法所不如的； 分辨率测量装置几乎和星点检验一样简单。 分辨率测量仍然是目前生产中检验一般成像光学系统质量的主要手段之一。 §1-4 分辨率测试技术 1.衍射受限系统的分辨率 理想系统的理论分辨率数值——对非相干光波，两个衍射光斑重叠部分的光强度为两光斑强度之和。 σ σ σ Imin Imax a) b) c) 两衍射斑中心距不同时的光强分布曲线和光强对比度 σ 三种判据的部分合光强分布曲线 0.735 （瑞利） 1.118 （斯派罗） 1.013 （道斯） 1.000 1.045 §1-4 分辨率测试技术 1.衍射受限系统的分辨率 瑞利（Rayleigh）认为，当两衍射斑中心距正好等于第一暗环的半径时，人眼刚能分辨开这两个像点，这时两衍射斑的中心距为 道斯（Dawes）判据认为，人眼刚能分辨两个衍射像点的最小中心距为 斯派罗（Sparrow）判据认为，当两个衍射斑之间的合光强刚好不出现下凹时为刚可分辨的极限情况，两衍射斑之间的最小中心距为 §1-4 分辨率测试技术 1.衍射受限系统的分辨率 实际工作中，由于光学系统的种类不同，用途不同，分辨率的具体表示形式也不同： 望远系统，由于物体位于无限远，所以用角距离表示刚能分辨的两点间的最小距离，即以望远物镜后焦面上 两衍射斑的中心距对物镜后主点的张角a表示 照相系统以像面上刚能分辨的两衍射斑中心 距的倒数表示分辨率 显微系统则直接以刚能分辨开的两物点间的 距离表示分辨率 瑞利判据 道斯判据 斯派罗判据 望远（rad） 照相（mm-1） 显微（mm） §1-4 分辨率测试技术 1.衍射受限系统的分辨率 不同类型的光学系统按不同判据计算出的理论分辨率见下表 其中D为入瞳直径（mm）；NA为数值孔径； 应用白光照明时，取光波长λ＝0.55×10-3mm §1-4 分辨率测试技术 1.衍射受限系统的分辨率 以上讨论的各类光学系统的分辨率公式都只适用于视场中心的情况。对照相系统，由于视场通常较大，除考察视场中心的分辨率外还应考察中心以外视场的分辨率。 经过推导照相系统轴外分辨率为: 100 80 60 0 40 20 20 40 60 ω Nt / N, N s/ N (%) Ns / N Nt / N 理论分辨率随视场ω变化的曲线 §1-4 分辨率测试技术 2.分辨率测试方法 2.1 分辨率图案 要直接用人工方法获取两个非常靠近的非相干点光源作为检验光学系统分辨率的目标物是比较困难的，因此，通常采用由不同粗细的黑白线条组成的人工特制图案或实物标本作为目标来检验光学系统的分辨率。 由于各类光学系 统的用途不同， 工作条件不同， 要求不同，所以 设计制作的分辨 率图案在形式上 也很不一样。 §1-4 分辨率测试技术 2.分辨率测试方法 2.1 分辨率图案 ZBN35003-89国家专业标准图案例： 线条宽度 宽度P按等比级数规律依次递减 P＝P0 q n-1 P0＝160μm； ；n＝1～85 P84＝1.25μm 分组 将85种不同宽度的分辨率线条分成七组，通常称为1号到7号板，即A1~A7分辨率板。 每号分辨率板包含有25种不同宽度的分辨率线条； 相邻两号分辨率图案之间有一部分单元是彼此重复的 ； 同一宽度的分辨率线条又按四个不同的方向排列构成一个“单元” §1-4 分辨率测试技术 2.分辨率测试方法 2.2 望远系统分辨率的测量 在光具座上测量望远系统分辨率时的光路安排与星点检验时