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实验二、光学系统的PSF及MTF评价

一、实验目的

1．了解光学系统的PSF及MTF的基本物理概念。

2．掌握利用干涉法测波差求PSF及MTF的基本方法。

3．掌握光学系统的PSF及MTF的评价方法。

二、实验原理

光学系统相对于理想物点的成像点的质量，可作为光学系统成像质量的评价指标。实验

中为便于形成理想物点，对一般光学系统，通常选择理想物点位于光轴上的无穷远处，即采

用平行光入射被测光学系统的方法，这时所要考察的像方焦点的分布即为点扩散函数PSF。

根据光学系统的傅里叶变换特性，点扩散函数PSF可直接由波差计算得到

D





ASF(x,y)Cexp[ikW(,)]exp[ik(xy)]dd（1）

2f

式中，ASF(x,y)为点振幅分布函数，C为常数，D为光学系统的口径，f为光学系统的



焦距，,取单位圆中的规化坐标。则点扩散函数为

PSF(x,y)ASF(x,y)ASF*(x,y)（2）

一般使PSF规一化，即

PSF(x,y)

PSF(x,y)（3）

normalPSF(0,0)

调制传递函数（MTF）反映了光学系统对不同分辨率的物点在其相应的像点中对比度

的下降情况。可通过对点扩散函数进行傅里叶反变换求得。





OTF(u,v)PSF(x,y)exp[i2(uxvy)]dxdy（4）

式中，OTF(u,v)为光学传递函数。规一化后的调制传递函数为

OTF(u,v)

MTF(u,v)（5）

OTF(0,0)

调制传递函数也用自相关方法从波差求得





exp{ik[W(fu,fv)W(,)]}dd

MTF(u,v)（6）





dd





式中，表示两错开光瞳的重叠区，表示出瞳孔径范围。

本实验采用与实验四相同的实验方案，在获得波差的条件下，进一步由程序按上述方

法自动计算PSF与MTF。

三、实验光路

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