第九章 光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)和像差公差

《第九章 光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)和像差公差》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、[考試要求]要求考生了解評(píng)價(jià)系統(tǒng)成像質(zhì)量的方法、七大幾何像差的容限。[考試內(nèi)容]瑞利判斷和中心點(diǎn)亮度、分辨率法、點(diǎn)列圖法、光學(xué)傳遞函數(shù)、像差公差。第九章光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)和像差公差§9－1瑞利判斷和中心點(diǎn)亮度一、瑞利判斷1、定義：實(shí)際波面與參考球面波之間的最大波像差不超過(guò)λ/4時(shí)，此波面可看作是無(wú)缺陷的。2、優(yōu)點(diǎn)：便于實(shí)際應(yīng)用3、缺點(diǎn)：不夠嚴(yán)密。4、適用范圍：是一種較為嚴(yán)格的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法，適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)。二、中心點(diǎn)亮度1、中心點(diǎn)亮度：光學(xué)系統(tǒng)存在像差時(shí)，其成像衍射斑的中心亮度和不存在像差時(shí)衍射斑的中心亮

2、度之比S.D來(lái)表示光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。2、斯托列爾準(zhǔn)則：當(dāng)S.D≥0.8時(shí)，認(rèn)為光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量是完善的。3、適用范圍：是一種高質(zhì)量的像質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)。4、缺點(diǎn)：計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，很少作為計(jì)算評(píng)價(jià)方法使用?！?－2分辨率分辨率反映光學(xué)系統(tǒng)分辨物體細(xì)節(jié)的能力，是一個(gè)很重要的指標(biāo)參數(shù)，故也可用分辨率作為光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。一、分辨率基本公式根據(jù)衍射理論，光學(xué)系統(tǒng)的最小分辨角為?θ：?θ=1.22λ/D對(duì)不同類型的光學(xué)系統(tǒng)，可由上式得到不同的表示形式二、缺點(diǎn)1、只適用于大像差光學(xué)系統(tǒng)；2、與

3、實(shí)際情況存在差異；3、存在偽分辨現(xiàn)象故用分辨率來(lái)評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量也不是一種嚴(yán)格而可靠的評(píng)價(jià)方法。三、優(yōu)點(diǎn)其指標(biāo)單一，便于測(cè)量，在光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用?！?－3點(diǎn)列圖一、點(diǎn)列圖定義：在幾何光學(xué)的成像過(guò)程中，由一點(diǎn)發(fā)出的許多條光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后，由于像差的存在，使其與像面的交點(diǎn)不再集中于一點(diǎn)，而是形成一個(gè)分布在一定范圍內(nèi)的彌散圖形，稱為點(diǎn)列圖。二、適用范圍適用于大像差光學(xué)系統(tǒng)。照相物鏡的像質(zhì)評(píng)價(jià)：利用集中30％以上的點(diǎn)或光線所構(gòu)成的圖形區(qū)域作為其實(shí)際有效的彌散斑，彌散斑直徑的倒數(shù)為系統(tǒng)的分辨率。

4、三、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便易行，形象直觀。缺點(diǎn)：工作量非常大，只有利用計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)?！?－4光學(xué)傳遞函數(shù)評(píng)價(jià)成像質(zhì)量一、傳遞函數(shù)定義若把光學(xué)系統(tǒng)看成是線性不變系統(tǒng)，那么物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像，可視為物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)傳遞后，其傳遞效果是頻率不變的，但其對(duì)比度下降，相位要發(fā)生推移，并在某一頻率處截止，即對(duì)比度為零。這種對(duì)比度的降低和相位推移是隨頻率不同而不同的，其函數(shù)關(guān)系我們稱為光學(xué)傳遞函數(shù)。二、優(yōu)點(diǎn)：客觀可靠，能同時(shí)運(yùn)用于小像差光學(xué)系統(tǒng)和大像差光學(xué)系統(tǒng)。三、利用MTF曲線評(píng)價(jià)成像質(zhì)量MTF是表示各種不同頻率的正弦強(qiáng)度分

5、布函數(shù)經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后，其對(duì)比度的衰減程度，是利用光學(xué)傳遞函數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的主要方法。§9－5光學(xué)系統(tǒng)的像差公差像差容限是一個(gè)重要而且復(fù)雜的問題，它與很多因素有關(guān)，如：與評(píng)價(jià)的方法、使用的條件等都有關(guān)系。一、望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡像差公差對(duì)于這樣的系統(tǒng)，由于它們的視場(chǎng)相對(duì)比較小，所以為了保證軸上點(diǎn)及其鄰近點(diǎn)的成像質(zhì)量，應(yīng)該校正的像差主要包括：球差、正弦差、色差。1、球差公差4λ1）若系統(tǒng)僅有初級(jí)球差，則有：δL'≤m2n'sinU'm2）若系統(tǒng)同時(shí)具有初級(jí)及二級(jí)球差，則應(yīng)對(duì)邊緣光校正球差，帶光處具有最大

6、的剩余球差，其值為：6λδL'≤0.72n'sinU'm但實(shí)際上對(duì)于邊緣光并不能真的令它＝0，其殘余的量值為：λδL'm≤2n'sinU'm2、彗差／正弦差公差SC'≤±0.0025~±0.000253、色差公差λλW'FC≤~24λ?L'FC≤2n'sinU'm二、顯微目鏡、望遠(yuǎn)目鏡像差公差著重討論軸外像差，軸上像差并不很大，例如：像散、場(chǎng)曲、彗差、畸變1、子午彗差及弧矢彗差公差1.5λK't≤2n'sinU'm1λK's≤2n'sinU'm2、像散公差λx'ts≤2n'sinU'm3、畸變公差q'≤5%4

7、、場(chǎng)曲公差24f'目x',x'≤ts10005、倍率色差公差?Y'FC×3438'≤2'~4'f'三、照相物鏡的像差公差照相物鏡常常以像差在像面上形成的彌散斑大小來(lái)衡量系統(tǒng)的成像質(zhì)量，照相物鏡所允許的彌散斑大小應(yīng)與光能接收器的分辨率相匹配。對(duì)一般的照相物鏡其彌散斑直徑在0.03~0.05mm以內(nèi)是允許的?！?－6像質(zhì)評(píng)價(jià)實(shí)例（結(jié)合科研）結(jié)合“十·五”項(xiàng)目，所設(shè)計(jì)的六片式傅立葉變換透鏡的結(jié)構(gòu)及像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，如下所示：圖（9-1）六片式傅立葉透鏡圖（9-2）調(diào)制傳遞函數(shù)圖（9-3）點(diǎn)列圖圖（9-4）波相差