第七章 工程光学(7)

工程光学

用放大镜观测。

测量方法四：实际拍摄。

光学系统的成像质量不能无限制提高的几个原

因：①设计缺陷—存在几何像差；②加工缺陷—光学

表面的加工缺陷、中心厚度偏差、镜片在光学系统中

的偏心和倾斜；③材料缺陷—光学材料折射率不均匀、

杂质、气泡、应力等 ④受衍射极限的限制(瑞利判据)。

6．光学传递函数OTF(Optical Transfer Function)

图7-13 用磨砂玻璃观测分辨率 用一个正弦光栅做物体，通过光学系统成像，成

像后仍为正弦光栅，空间频率、振幅、位相都可能发生变化。

成像的结果造成亮线比原来暗一些，暗线比原来亮一些，图像质量下降。

定义调制度或对比度为M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，定义调制传递函数MTF(modulation transfer function)为像的调制度与物的调制度之比。

定义位相传递函数PTF(phase transfer function)为指数形式的相位变化。

OTF为MTF与PTF的乘积。

特性：OTF、MTF、PTF均与空间频率有关。

多数光学系统的成像质量只需考核MTF。

测量原理：在显示器上显示正弦光栅，光栅匀速移动，经被测光学系统成像，在像面上安装一个针孔光阑，在针孔光阑后面用光电倍增管探测光照度随时间变化的曲线。 根据照度曲线可以计算出MTF、PTF和OTF函数。

用MTF考核光学系统成像质量的优点：能得到不同空间频率下的成像对比度。给定光学传感器的对比度分辨极限后，MTF曲线从低频到高频方向第一次下降到对比度分辨极限所对应的空间频率就是光学系统的极限空间分辨率，如图7-14所示，尽管MTF曲线在更高频率上还能超过对比度分辨极限，得到的只是伪分辨率，而不能计入该光学系统分辨率，因此，MTF能比分辨率更全面地反映成像质量。

图7-14 对比度传递函数曲线