專業(yè)學(xué)習(xí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)期末像差

光學(xué)系統(tǒng)像差理論綜合實(shí)驗(yàn)答辯左鵬遙陳琪琪肖思婕黃海光學(xué)實(shí)驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)像差理論概述像差單色像差位置色差色差倍率色差軸外點(diǎn)像差軸上點(diǎn)像差——球差慧差像散場(chǎng)曲畸變球差（Monochromatic）定義軸上點(diǎn)發(fā)出的同心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，不再是同心光束，不同入射高度的光線交光軸于不同位置，相對(duì)近軸像點(diǎn)（理想像點(diǎn)）有不同程度的偏離，這種偏離稱為軸向球差，簡(jiǎn)稱球差dL￠。如圖所示。定義軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束經(jīng)系統(tǒng)成像后的失對(duì)稱情況，彗差既與孔徑相關(guān)又與視場(chǎng)相關(guān)。若系統(tǒng)存在較大彗差，則將導(dǎo)致軸外像點(diǎn)成為彗星狀的彌散斑，影響軸外像點(diǎn)的清晰程度。如圖所示。球慧差差（(cMomonao）chromatic）定義像散用偏離光軸較大的物點(diǎn)發(fā)出的鄰近主光線的細(xì)光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，其子午焦線與弧矢焦線間的軸向距離表示：xt￠s

=xt￠-xs￠式中x￠t

，x￠s

,分別表示子午焦線至理想像面的距離及弧矢焦線會(huì)得到不同形狀的物至理想像面的距離，如圖所示。存在像散時(shí)，不同鏡面位置可得不同形狀的位點(diǎn)像。像慧散差（(Acsotmigam）ation）定義使垂直光軸的物平面成曲面像的像差稱為場(chǎng)曲。如圖所示。

場(chǎng)曲是視場(chǎng)的函數(shù)，隨著視場(chǎng)的變化而變化。當(dāng)系統(tǒng)存在較大場(chǎng)曲時(shí)，就不能使一個(gè)較大平面同時(shí)成清晰像，若對(duì)邊緣調(diào)焦清晰了，則中心就模糊，反之亦然。像散場(chǎng)（曲A（sCtiugrmvaattuioren）offield）定義畸變描述的是主光線像差，不同視場(chǎng)的主光線通過光學(xué)系統(tǒng)后與

高斯像面的交點(diǎn)高度并不等于理想像高，其差別就是系統(tǒng)的畸變，如圖所示。由畸變的定義可知，畸變是垂軸像差，只改變軸外物點(diǎn)在理想像面的成像位置，使像的形狀產(chǎn)生失真，單不影響像的清晰度。場(chǎng)畸曲變（（CuDrivsatoturtrieoonf）field）定義光學(xué)材料對(duì)不同波長(zhǎng)的色光有不同的折射率，因此同一孔徑不同色光的光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后與光軸有不同的交點(diǎn)。不同孔徑不同色光的光線與

光軸的交點(diǎn)也不相同。在任

何像面位置，物點(diǎn)的像是一

個(gè)彩色的彌散斑，如圖所示。各種色光之間成像位置和成

像大小的差異稱為色差。色畸差變（Distortion）星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差色差星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析1.平行光管結(jié)構(gòu)原理介紹它由物鏡及置于物鏡焦平面上的分劃板,光源以及為使分劃板被均勻照亮而設(shè)置的毛玻璃組成。由于分劃板置于物鏡的焦平面上,因此,當(dāng)光源照亮分劃板后,分劃板上每一點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過透鏡后,都成為一束平行光。又由于分劃板上有根據(jù)需要而刻成的分劃線或圖案,這些刻線或圖案將成像在無限遠(yuǎn)處。這樣,對(duì)觀察者來說,分劃板又相當(dāng)于一個(gè)無限遠(yuǎn)距離的目標(biāo)。星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析1.了解平行光管的結(jié)構(gòu)及工作原理2.掌握平行光管的使用方法3.了解色差的產(chǎn)生原理4.學(xué)會(huì)使用平行光管測(cè)量透鏡的相差5.掌握星點(diǎn)發(fā)測(cè)量成像系統(tǒng)單色像差的原理及方法數(shù)據(jù)分析1.色差測(cè)量星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟藍(lán)環(huán)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差1.位置色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差2.倍率色差（a

,

c）(690,659)(a

,

b)(690,616)倍率色差=5.2*（c-b)微米=5.2*43=223.6微米星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析2.單色差測(cè)量2-1.球差測(cè)量紅光匯聚點(diǎn)紅光彌散斑實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差軸向球差匯聚點(diǎn)X1=6.100mm 彌散斑X2=9.525mm軸向球差=X2-X1=9.525-6.100=3.425mm星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析2-2彗差的觀察與象散的測(cè)量彗差示意圖星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析2-2彗差的觀察與象散的測(cè)量子午弧矢實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析星點(diǎn)法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的單色像差及色差象散測(cè)量子午焦面X1=7.110mm 弧矢焦面X2=10.280mm象散=X2-X1=10.280-7.110=3.170mm陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析對(duì)于理想成像系統(tǒng),成像光束經(jīng)過系統(tǒng)后的波面是理想球面(如圖4-1所示),所有光線都會(huì)聚于球心O實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析對(duì)于實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成，像光束經(jīng)過系統(tǒng)后不再匯聚于軸上同一點(diǎn)。用刀口切割成像光束，因?yàn)橄到y(tǒng)球差的不同，視場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)不同的圖案形狀。陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析球差校正不足（相當(dāng)于單片正透鏡）球差校正過度（相當(dāng)于單片負(fù)透鏡）介紹4種典型的球差以及相應(yīng)的陰影圖陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析利用刀口陰影法對(duì)系統(tǒng)軸向球差進(jìn)行測(cè)量就是要判斷出與視場(chǎng)圖案中亮2暗環(huán)帶分界（呈均勻分布的半暗圓環(huán)）位置相對(duì)應(yīng)的刀口位置。陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)質(zhì)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析1.掌握刀口陰影法檢測(cè)幾何像差原理2.掌握球差的陰影特征3.利用圖像處理方法測(cè)量軸向球差陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)光路圖陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差LED燈環(huán)帶光闌實(shí)驗(yàn)?zāi)康钠叫泄夤軐?shí)驗(yàn)步驟雙凸透鏡100mm刀口裝置CMOS攝像機(jī)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差1.球差（1）通過最大最小兩種環(huán)帶光闌分別選光，刀口裝置依次沿光軸切過，通過接收的陰影圖象分別找到軸上的匯聚切點(diǎn)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)匯聚切點(diǎn)得軸向的球差。（2）只使用最小環(huán)帶光闌選光，刀口找到匯聚點(diǎn)。取走環(huán)帶光闌，刀口切整個(gè)彌散匯聚點(diǎn)。通過陰影初見變暗的過程，近似讀出刀口垂軸移動(dòng)距離。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差2.像散測(cè)量（1）最小光闌選光，在聚焦點(diǎn)處，使刀口45度切入光軸，并沿光軸方向移動(dòng)平移臺(tái)，陰影方向相互正交的兩個(gè)軸向位置之差。（2）刀口移動(dòng)過程中，分別記錄橫向和豎向?qū)?yīng)平臺(tái)位置為X1，X2，X1-X2即為像散測(cè)量值。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析刀口切交點(diǎn)處圖案最大環(huán)帶光闌最小環(huán)帶光闌L1=2.802mmL2=3.663mm軸向球差：3.663-2.802=0.861mm用最小環(huán)帶光闌取光：h1=7.945mm

h2=7.456mm刀口垂直移動(dòng)距離：7.945-7.456=0.489mm1.球差測(cè)量陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差數(shù)據(jù)分析2.像散測(cè)量橫向平移臺(tái)示數(shù)X1=5.135mm豎向平移臺(tái)示數(shù)X2=8.059mm像散測(cè)量值：X2-X1=2.924mm陰影（刀口）法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析球差剪切干涉△W(ξ,η)=W(ξ,η)-W(ξ-s,η)剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析利用大球差鏡頭的剪切干涉條紋分布測(cè)算出該鏡頭的初級(jí)球差比例系數(shù)和光路的軸向離焦量剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差He-Ne激光器數(shù)據(jù)分析白屏擴(kuò)束鏡平凸薄透鏡200mm平行平晶攝像機(jī)光路圖實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差焦點(diǎn)處的圖像此時(shí)擴(kuò)束鏡下方軸向的平移絲桿讀數(shù)為：L

=3.155mm實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差放入可調(diào)光闌亮點(diǎn)之間的距離為剪切量S實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差記錄此時(shí)鏡下方軸向的平移絲桿讀數(shù)為：L

=6.795mm移去光闌調(diào)節(jié)薄透鏡平移臺(tái)產(chǎn)生軸向離焦實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差△Z=L?-L?=6.795-3.155=3.640mmE=(3.640-2.9754)/3.640*100%=18.2%實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差初級(jí)球差=1.96723mm實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析剪切干涉測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)像差誤差分析：

1.讀數(shù)誤差2.未能在焦距圖像一出現(xiàn)時(shí)讀數(shù)3.儀器誤差經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

1.共軸等高平行平晶偏角不宜過大合理設(shè)置攝像機(jī)的參數(shù)連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析(1)

光學(xué)傳遞函數(shù)的基本理論傅里葉光學(xué)證明了光學(xué)成像過程可以近似作為線形空間中的不變系統(tǒng)來處理，從而可以在頻域中討論光學(xué)系統(tǒng)的響應(yīng)特性。任何二維物體yo

(x,y)都可以分解成一系列x方向和y方向的不同空間頻率(nx,ny)簡(jiǎn)諧函數(shù)(物理上表示正弦光柵)的線性疊加：式中Y

o(nx,ny)為yo

(x,y)的傅里葉譜，它正是物體所包含的空間頻率

(nx,ny)的成分含量，其中低頻成分表示緩慢變化的背景和大的物體輪廓，高頻成分則表征物體的細(xì)節(jié)。當(dāng)該物體經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，各個(gè)不同頻率的正弦信號(hào)發(fā)生兩個(gè)變化：首先是調(diào)制度（或反差度）下降，其次是相位發(fā)生變化，這一綜合過程可表為連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析式中Y

i(nx,ny)表示象的傅里葉譜。H(nx,ny)稱為光學(xué)傳遞函數(shù)，是一個(gè)復(fù)函數(shù)，它的模為調(diào)制度傳遞函數(shù)（modulation

transfer

function,MTF），相位部分則為相位傳遞函數(shù)（phase

transfer

function,PTF）。顯然，當(dāng)

H=1時(shí)，表示象和物完全一致，即成象過程完全保真，象包含了物的全部信息，沒有失真,光學(xué)系統(tǒng)成完善象。由于光波在光學(xué)系統(tǒng)孔徑光欄上的衍射以及象差（包括設(shè)計(jì)中的余留象差及加工、裝調(diào)中的誤差），信息在傳遞過程中不可避免要出現(xiàn)失真，總的來講，空間頻率越高，傳遞性能越差。對(duì)象的傅里葉譜Y

i(nx,ny)再作一次逆變換，就得到象的光強(qiáng)分布：(2)傳遞函數(shù)測(cè)量的基本理論①衍射受限的含義衍射受限是假設(shè)在理想光學(xué)系統(tǒng)里，根據(jù)物理光學(xué)的理論，光作為一種電磁波，由于電磁波通過光學(xué)系統(tǒng)中限制光束口徑的孔徑光闌時(shí)發(fā)生衍射，在像面上實(shí)際得到的是一個(gè)具有一定面積的光斑而不能是一理想像點(diǎn)。所以即使是理想光學(xué)系統(tǒng)中，其光學(xué)傳遞函數(shù)超過一定空間頻率以后也等于零。該空間頻率稱為系統(tǒng)的截止頻率，公式如下連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析式中為像方截止頻率，n`為像方折射率，U`為像方孔徑角，λ光線波長(zhǎng)據(jù)上訴述，物面上超過截止頻率的空間頻率是不能被光學(xué)系統(tǒng)傳遞到像面上的。因此我們可以把光學(xué)系統(tǒng)看作是一個(gè)只能通過較低空間頻率的低通濾波器。所以我們可以通過對(duì)低于截止頻率的頻譜進(jìn)行分析就可以對(duì)像質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)了。我們把理想光學(xué)系統(tǒng)所能達(dá)到的傳遞函數(shù)曲線稱為該系統(tǒng)傳遞函數(shù)的衍射受限曲線。因?yàn)閷?shí)際光學(xué)系統(tǒng)存在各種像差，其傳遞函數(shù)值在各個(gè)頻率上均比衍射受限頻譜曲線所對(duì)應(yīng)的值低。②傳遞函數(shù)連續(xù)測(cè)量的原理當(dāng)目標(biāo)物為一狹縫,設(shè)狹縫的方向?yàn)檩S時(shí),我們可以認(rèn)為在x軸上它是一個(gè)非周期的函數(shù)，如圖9-1所示。連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析它可以分解成無限多個(gè)頻率間隔的振幅頻譜函數(shù).由于它們是空間頻率的連續(xù)函數(shù).因此對(duì)它的傳遞函數(shù)的研究可以得到所測(cè)光學(xué)系統(tǒng)在一段連續(xù)的空間頻率的傳函分布.其中目標(biāo)中的幾何線(即寬度為無限細(xì)的線)成像后均被模糊了,即幾何線被展寬了.它的拋面稱為線擴(kuò)散函數(shù).設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的線擴(kuò)散函數(shù)（line

spreadingfunction,LSF）為，狹縫函數(shù)（即從狹縫輸出的光強(qiáng)分布的幾何像）為。根據(jù)傅里葉光學(xué)的原理，在像面上的光強(qiáng)分布為如果使用面陣探測(cè)器，則沿方向的積分給出。上式表明測(cè)出的一維光強(qiáng)分布函數(shù)為線擴(kuò)散函數(shù)與狹縫函數(shù)的卷積。對(duì)上式進(jìn)行傅里葉變換，得到式中FT表示傅里葉變換，為線擴(kuò)散函數(shù)的傅里葉變換，即一維光學(xué)傳遞函數(shù)，為狹縫函數(shù)的傅里葉變換。上式表明，的傅里葉變換為光學(xué)傳遞函數(shù)與狹縫函數(shù)的幾何像的傅里葉變換的乘積。如果已知，通過對(duì)上式的修正即可得到光學(xué)傳遞函數(shù)。連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析當(dāng)狹縫足夠細(xì)，例如比光學(xué)系統(tǒng)的線擴(kuò)散函數(shù)的特征寬度小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，就有對(duì)L’(x)直接進(jìn)行快速傅里葉變換處理就得到一維光學(xué)傳遞函數(shù)。評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量（像質(zhì)評(píng)價(jià)）時(shí)通常要對(duì)一對(duì)正交方向的傳遞函數(shù)進(jìn)行測(cè)量。連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析了解衍射受限的基本概念，了解線擴(kuò)散函數(shù)在光學(xué)傳遞函數(shù)中的基本原理和應(yīng)用，了解快速傅里葉變換在計(jì)算測(cè)量時(shí)的應(yīng)用。對(duì)光學(xué)鏡頭及其參數(shù)對(duì)傳遞函數(shù)的影響，了解傳遞函數(shù)評(píng)估的基本原理。連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析按照?qǐng)D9-2依次將LED光源（將LED勻光器擰上）、狹縫（將縫寬調(diào)至約

25微米）、輔助透鏡（Φ40，f200mm）、待測(cè)透鏡（Φ40，f80mm）和CMOS攝像機(jī)安裝到導(dǎo)軌上，調(diào)整它們與光源的高度一致。連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析打開CMOS自帶軟件，操作步驟和實(shí)驗(yàn)七相同。調(diào)整CMOS攝像機(jī)和狹縫位置，使屏幕上可以清晰完整的顯示狹縫的像。如圖所示。將上述圖像存儲(chǔ)到本機(jī)，之后打開線擴(kuò)散傳函軟件，將存儲(chǔ)的圖像讀取，之后點(diǎn)擊“顯示截圖框”鍵，圖像上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)方形紅色選取框，將選取框拉到狹縫像的中心，之后點(diǎn)擊“保存截圖數(shù)據(jù)”鍵將選取的區(qū)域保存。如圖所示連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析選取完畢后，點(diǎn)擊“線性擴(kuò)散函數(shù)測(cè)量MTF”鍵，即可將線性擴(kuò)散函數(shù)的光強(qiáng)顯示出來，之后點(diǎn)擊“MTF計(jì)算”鍵，即可在界面右上側(cè)看到MTF曲線圖。如圖所示。連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)利用變頻朗奇光柵測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)M

T

F值實(shí)驗(yàn)利用變頻朗奇光柵測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)MTF值實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析利用變頻朗奇光柵測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)MTF值實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析一般說MTF越高，系統(tǒng)的像越清晰。平時(shí)所說的光學(xué)傳遞函數(shù)往往是指調(diào)制度傳遞函數(shù)MTF。圖8-1給出一個(gè)光學(xué)鏡頭的設(shè)計(jì)MTF曲線，不同視場(chǎng)的MTF不相同。在生產(chǎn)檢驗(yàn)中，為了提高效率，通常采用如下近似處理：

（1）使用某幾個(gè)甚至某一個(gè)空間頻率

0下的MTF來評(píng)價(jià)像質(zhì)。

（2）由于正弦光柵較難制作，常常用矩形光柵作為目標(biāo)物。

本實(shí)驗(yàn)用CMOS對(duì)朗奇光柵的像進(jìn)行抽樣處理，測(cè)定像的歸一化的調(diào)制度，并觀察離焦對(duì)MTF的影響。該裝置實(shí)際上是數(shù)字式MTF儀的模型。一個(gè)給定空間頻率下的滿幅調(diào)制(調(diào)制度m=1)的矩形光柵目標(biāo)物如圖8-2(a)所示。如果光學(xué)系統(tǒng)生成完善像，則抽樣的結(jié)果只有0和1兩個(gè)數(shù)據(jù)，像仍為矩形光柵。在軟件中對(duì)像進(jìn)行抽樣統(tǒng)計(jì)，其直方圖為一對(duì)δ函數(shù)，位于0和1。見圖8-2(b)與圖8-

2(c)。利用變頻朗奇光柵測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)MTF值實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理利用變頻朗奇光柵測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)MTF值實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析1.按圖裝置儀器并調(diào)整。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析2.打開CMOS自帶軟件，雙擊“This

PC”目錄下的“HV1351UM”，隨后點(diǎn)擊“視圖”下方的實(shí)時(shí)顯示功能鍵，此時(shí)CMOS相機(jī)開始工作，之后將采集區(qū)域分辨率調(diào)至1280×1024。3.再次微調(diào)待測(cè)透鏡和CMOS，使一組“圖像單元”清晰地充滿顯示區(qū)域，并且畫面中亮白的地方均勻不飽和（如果圖像超亮飽和，調(diào)節(jié)LED光源的亮度旋鈕，使光強(qiáng)變?nèi)酰?。利用變頻朗奇光柵測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)MTF值實(shí)驗(yàn)實(shí)