XIANTECHNOLOGICALUNIVERSITY現(xiàn)代光電測試技術(shù)主講于洵二0一年十月第章光學(xué)與光電系統(tǒng)成像性能評測§31光電系統(tǒng)成像性能評測基本理論§32分辨率測量§33光學(xué)傳遞函數(shù)測量§34嘴變測量現(xiàn)代光電測試技術(shù)光學(xué)(或光電)成像系統(tǒng)的成像性能,即成像質(zhì)量問題,是光學(xué)測量所關(guān)注并要研究和解決的重要問題。在成像用的光學(xué)(或光電)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用中,十分關(guān)注該系統(tǒng)的成像性能,如何有效地檢測出系統(tǒng)的成像質(zhì)量,則是評價(jià)一個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的前提。隨著成像系統(tǒng)朝著紅外和紫外波段延伸,多種新型光電成像器件的涌現(xiàn),對成像系統(tǒng)的評測從純光學(xué)系統(tǒng)向復(fù)雜光電系統(tǒng)方向發(fā)展,也對光學(xué)(或光電)系統(tǒng)成像問題提出了新的課題。光學(xué)系統(tǒng)成像性能的要求有兩個(gè)方畫:第一方面是光學(xué)特性,包括焦距、物距、像距放大率、入位置、入魔距離等;第二方畫是成像質(zhì)量,光學(xué)系統(tǒng)所成的像應(yīng)該足夠清晰,并且物像相似,變形要小。)幣2字現(xiàn)代光電測試技術(shù)場景內(nèi)容:日大氣透過率:霾持征,背景特霧,塵埃,甫征,位移,雜波大氣衰減觀察實(shí)驗(yàn)練,寢勞,工圖像質(zhì)量混雜:噪聲,作負(fù)荷振動系統(tǒng)性能:分辨監(jiān)控:亮度,對率、靈敏度比度,觀察者距聲,(紅外,可離,背景輻射見(眩光圖31影響圖像質(zhì)量的因素)幣2字現(xiàn)代光電測試技術(shù)從物理光學(xué)或波動光學(xué)角度出發(fā),人們推導(dǎo)出波像差和傳遞函數(shù)等像質(zhì)評價(jià)指標(biāo);從幾何光學(xué)角度出發(fā),人們推導(dǎo)出幾何像差等像質(zhì)評價(jià)指標(biāo)。用于成像質(zhì)量評價(jià)的指標(biāo)有幾何像差、波像差、點(diǎn)列圖、分辨率、星點(diǎn)檢驗(yàn)和光學(xué)傳遞函數(shù)。幾何像差、波像差和點(diǎn)列圖主要是在設(shè)計(jì)階段用于評價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量;分辨率和星點(diǎn)檢驗(yàn)主要用于生產(chǎn)制造過程中檢驗(yàn)產(chǎn)品的實(shí)際成像質(zhì)量。光學(xué)傳遞函數(shù)則是對設(shè)計(jì)、制造和使用都適用的客觀統(tǒng)一的成像質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。)幣2字現(xiàn)代光電測試技術(shù)§31光電系統(tǒng)成像性能評測基本理論§31.1光電成像性能的研究方法概述如圖3-2所示,光學(xué)(電)成像系統(tǒng),可以把成像系統(tǒng)的功能描述為接收其輸入物信息后將其轉(zhuǎn)換為所需求的和感興趣的輸出像信息。該輸入物信息包括如目標(biāo)物的輻照度分布及其顏?zhàn)V色譜,時(shí)間響應(yīng)特性,及其背景和傳輸介質(zhì)等,還包括其目標(biāo)物的散射等特性。該輸出像信息既包括輸入物的相似性或一發(fā)性的信息,也包括其它附加的或衍生的信息。輸輸出物信息光學(xué)成像系統(tǒng)像信息圖3-2光學(xué)(電)成像系統(tǒng)的等效框圖)幣2字現(xiàn)代光電測試技術(shù)一個(gè)光學(xué)(電)成像系統(tǒng)也可以描述為一種空間/時(shí)間濾波器。對于一個(gè)靜態(tài)的常規(guī)光學(xué)成像系統(tǒng)則可以描述為一個(gè)等效的空間低通濾波器。Φ幾]A0gngLers①m100%圖3-3光學(xué)成像系統(tǒng)等效于一種空間低通濾波器現(xiàn)代光電測試技術(shù)對于成像系統(tǒng),撒撇開時(shí)間響應(yīng)特性后,最主要關(guān)心的是下列三個(gè)基本問題?！镂锱c像的輻照度分布一致性問題所涉及的像質(zhì)判據(jù)有光學(xué)傳遞函數(shù)、崎變、分辨率、星點(diǎn)、波像差、灰階和動態(tài)范圍等等,統(tǒng)稱為成像的失真度性能?！罟舛然蜉椛涠刃阅艿膯栴}所涉及的像質(zhì)數(shù)據(jù)有透射比、雜光、像面輻照度均勻性、信噪比等,統(tǒng)稱為光度或輻射度性能。★色度性能的問題系統(tǒng)的顏色還原空間的色調(diào)、飽和度和明度等,統(tǒng)稱為色度性能。)幣2字現(xiàn)代光電測試技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,對子成像儀器的要求也在某些性能要求和范圍方畫提升。尤其是新型光電成像系統(tǒng)與探測器件的應(yīng)用,除要考慮包括光學(xué)系統(tǒng)的性能參數(shù)外,還應(yīng)研究諸如人眼、膠片、擴(kuò)放照片、cCD或cMOS、液晶屏顯示、熒光屏等光電轉(zhuǎn)換的特性,及其與光學(xué)系統(tǒng)組合后的總體性能。)幣2字現(xiàn)代光電測試技術(shù)§312光學(xué)像質(zhì)的基本成像理論1、光的衍射成像理論及其計(jì)算常用的圓孔衍射受限光學(xué)系統(tǒng),反映其三維搞照度分布的等強(qiáng)度線如圖3-4所示,圖中橫坐標(biāo)采用歸一化光軸單位,縱坐標(biāo)采用歸一化焦平畫單位。其中,沿軸上的歸一化幅照度分布其公式為:(x)-cm(/2)其焦面上的