第六章 光学系统像差与质量评价思维导图
成像质量，光学系统，传递函数等内容讲解
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思维导图大纲
第六章 光学系统像差与质量评价思维导图模板大纲
6.5 用波像差评价光学系统的成像质量
一、波像差的定义
波像差W：实际波面和理想波面之间的光程差
二、不同几何像差对应的波像差
球差
彗差
像散
场曲
假设视网膜呈平面结构，成像质量将变差
畸变
三、用波像差评价像质的标准
1. 经验标准（Rayleigh标准）
当光学系统的最大波像差不超过λ/4时，该光学系统的成像质量与理想系统没有明显差别
方便实用，适用于像质要求较高的小像差系统
一般用整个光瞳面内的最大的波像差作为评价系统质量的指标。但对于不同的几何像差，即使最大波像差相等，波像差形状不一定相同，像质也可能不同
2. 光瞳面波像差分布图
6.6 理想光学系统的分辨率
一、光学系统的分辨率
1. 定义
光学系统能分辨的两点之间的最小间隔（距离）
辨率反映了光学系统分辨物体细微结构的能力
2. 作用
实际光学系统存在像差，及加工、装配等制造误差，成像不可能完全理想，分辨率必然下降
实际分辨率和理想分辨率之差，可以作为衡量光学系统的像差设计、加工制造、装配校正质量的综合指标
二、理想光学系统的衍射分辨率
1. 光的衍射现象
由于光的波动性，即使是理想光学系统，一个物点对应的像点也不再是一个几何点，而是一个光斑
光波通过孔径光阑发生衍射所致
2. 衍射像
通常把衍射光斑的中央亮斑作为物点通过理想光学系统的衍射像
通常把衍射光斑的中央亮斑作为物点通过理想光学系统的衍射像
3. 衍射分辨率
能够分辨两个衍射像的最小间隔称为理想光学系统的衍射分辨率
4. 对比度
强度分布曲线上极大值和极小值之差与极大值和极小值之和的比
三、分辨率检验
1. 分辨率板
分辨率板通过光学系统成像，在像平面上检查所能分辨的最小间隔𝜹(𝐦𝐦)，作为该系统的分辨率指标
2. 分辨率检验
①观察各组栅格，找到一组在四个方向上均能分辨清楚的线条最密的栅格，确定能分辨的最小间隔𝜹
②用𝜹的倒数（也称空间频率）作为系统分辨率的指标
分辨的最小间隔𝜹越小，空间频率𝝁越大，分辨率越高，分辨物体细微结构的能力越强
四、星点检验
1. 星点检验
①星孔板放在平行光管透镜前焦面处，光源将星孔板照亮，照亮了的星孔便是一个点光源
②经平行光管物镜和被检镜头后，在被检镜头像方焦面上形成星点像
③星点像经显微镜放大后进行观察，根据弥散斑大小和能量分布情况，评定系统的成像质量
弥散斑越小，能量分布越集中，像质越好
6.7 典型光学系统分辨率的表示方法
一、望远镜分辨率
1. 望远镜分辨率的表示方法
特点：被分辨的物体位在无限远，分辨率以能分辨开的两物点对望远镜物镜的张角𝜶表示
2. 望远镜的衍射分辨率公式
𝜶：刚好能分辨的两物点对物镜的张角
提高望远镜分辨率，应增大物镜的口径。
二、照相系统分辨率
1. 照相机分辨率的表示方法
特点：将物体成像在感光胶片上。分辨率一般以像平面上，每毫米内能分辨开的线对数𝑵表示
2. 照相机的目视分辨率公式
三、显微镜分辨率
6.8 光学传递函数
一、图像的合成与分解
1. 物图像的光强分解
将物平面的光强度分布函数展开为傅立叶级数（对周期性物函数）或傅立叶积分（对非周期性物函数)，从频谱域研究光学系统的传递能力
2. 物平面光强分布为周期性函数
3. 物平面光强分布为非周期性函数
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