光学与光电系统成像性能评测教学课件

XIANTECHNOLOGICALUNIVERSITY现代光电测试技术主讲于洵二0一年十月第章光学与光电系统成像性能评测§31光电系统成像性能评测基本理论§32分辨率测量§33光学传递函数测量§34嘴变测量现代光电测试技术光学(或光电)成像系统的成像性能,即成像质量问题,是光学测量所关注并要研究和解决的重要问题。在成像用的光学(或光电)系统的设计、制造和使用中,十分关注该系统的成像性能,如何有效地检测出系统的成像质量,则是评价一个成像光学系统性能优劣的前提。随着成像系统朝着红外和紫外波段延伸,多种新型光电成像器件的涌现,对成像系统的评测从纯光学系统向复杂光电系统方向发展,也对光学(或光电)系统成像问题提出了新的课题。光学系统成像性能的要求有两个方画:第一方面是光学特性,包括焦距、物距、像距放大率、入位置、入魔距离等;第二方画是成像质量,光学系统所成的像应该足够清晰,并且物像相似,变形要小。)币2字现代光电测试技术场景内容:日大气透过率:霾持征,背景特雾,尘埃,甫征,位移,杂波大气衰减观察实验练,寢劳,工图像质量混杂:噪声,作负荷振动系统性能:分辨监控:亮度,对率、灵敏度比度,观察者距声,(红外,可离,背景辐射见(眩光图31影响图像质量的因素)币2字现代光电测试技术从物理光学或波动光学角度出发,人们推导出波像差和传递函数等像质评价指标;从几何光学角度出发,人们推导出几何像差等像质评价指标。用于成像质量评价的指标有几何像差、波像差、点列图、分辨率、星点检验和光学传递函数。几何像差、波像差和点列图主要是在设计阶段用于评价系统的设计质量;分辨率和星点检验主要用于生产制造过程中检验产品的实际成像质量。光学传递函数则是对设计、制造和使用都适用的客观统一的成像质量评价标准。)币2字现代光电测试技术§31光电系统成像性能评测基本理论§31.1光电成像性能的研究方法概述如图3-2所示,光学(电)成像系统,可以把成像系统的功能描述为接收其输入物信息后将其转换为所需求的和感兴趣的输出像信息。该输入物信息包括如目标物的辐照度分布及其颜谱色谱,时间响应特性,及其背景和传输介质等,还包括其目标物的散射等特性。该输出像信息既包括输入物的相似性或一發性的信息,也包括其它附加的或衍生的信息。输输出物信息光学成像系统像信息图3-2光学(电)成像系统的等效框图)币2字现代光电测试技术一个光学(电)成像系统也可以描述为一种空间/时间滤波器。对于一个静态的常规光学成像系统则可以描述为一个等效的空间低通滤波器。Φ几]A0gngLers①m100%图3-3光学成像系统等效于一种空间低通滤波器现代光电测试技术对于成像系统,撒撇开时间响应特性后,最主要关心的是下列三个基本问题。★物与像的辐照度分布一致性问题所涉及的像质判据有光学传递函数、崎变、分辨率、星点、波像差、灰阶和动态范围等等,统称为成像的失真度性能。☆光度或辐射度性能的问题所涉及的像质数据有透射比、杂光、像面辐照度均匀性、信噪比等,统称为光度或辐射度性能。★色度性能的问题系统的颜色还原空间的色调、饱和度和明度等,统称为色度性能。)币2字现代光电测试技术随着科学技术的迅猛发展,对子成像仪器的要求也在某些性能要求和范围方画提升。尤其是新型光电成像系统与探测器件的应用,除要考虑包括光学系统的性能参数外,还应研究诸如人眼、胶片、扩放照片、cCD或cMOS、液晶屏显示、荧光屏等光电转换的特性,及其与光学系统组合后的总体性能。)币2字现代光电测试技术§312光学像质的基本成像理论1、光的衍射成像理论及其计算常用的圆孔衍射受限光学系统,反映其三维搞照度分布的等强度线如图3-4所示,图中横坐标采用归一化光轴单位,纵坐标采用归一化焦平画单位。其中,沿轴上的归一化幅照度分布其公式为:(x)-cm(/2)其焦面上的