光学传递函数如何反应光学系统的成像质量

本科毕业设计（论文）

光学系统的光学传递函数OTF测定方法理

论（实验）研究

学 院_ 物理与光电工程学院__ 专 业_____ 光信息科学与技术_

（光电显示与识别技术方向）

年级班别________2010级(2)班__ 学 号_________3110008945______ 学生姓名___________林清贤___ 指导教师___________雷 亮____

2014 年 4 月 28 日

光学系统的光学传递函数测定方法理论（实验）研究OTF 物理与光电工程学院 林 清贤

摘 要

光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。但是对于实际的光电成像器件（如CCD器件），通过解析法建立这一函数的表达式又是非常困难的，因此光学传递函数的实测技术就显得尤为重要。

光学传递函数是一个客观的、准确的、定量的像质评价指标，并且其能够直接方便的测量，因此已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。本文主要介绍了光学传递函数的性质及其测量原理分析，并对固有频率目标法和狭缝扫描法进行了实验研究。我们

长春理工大学 测控 光电工程

光学系统设计(一)

一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．主光线与光轴所确定的平面叫做 ( )。

A.弧矢平面 B.子午平面 C.焦平面 D.像平面

2．共轴球面系统中，轴上点像差有 ( )。

A.球差和彗差 B.球差和倍率色差 C.球差和位置色差 D. 彗差和倍率色差

3．通常情况下观察像差时，除0视场和边缘视场外，还应注意的一个视场为 ( )。

A.0.707视场 B. 0.5视场 C. 0.3视场 D. 0.85视场

4．F光边缘光球差与C光边缘光球差之差也等于 ( ) 。

A.边缘光和近轴光色差之差 B. 边缘光和近轴光球差之差

C.F光和C光近轴光球差之差 D. F光和C光近轴光色差之差

5．望远镜的放大率是指 ( )。

A.垂轴放大率 B.轴向放大率

C.角放大率 D.视觉放大率

6．下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( )。

A.球差 B.场曲 C.畸变 D.倍率色差

7．不会影响成像清晰

长春理工大学 测控 光电工程

光学系统设计(一)

一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．主光线与光轴所确定的平面叫做 ( )。

A.弧矢平面 B.子午平面 C.焦平面 D.像平面

2．共轴球面系统中，轴上点像差有 ( )。

A.球差和彗差 B.球差和倍率色差 C.球差和位置色差 D. 彗差和倍率色差

3．通常情况下观察像差时，除0视场和边缘视场外，还应注意的一个视场为 ( )。

A.0.707视场 B. 0.5视场 C. 0.3视场 D. 0.85视场

4．F光边缘光球差与C光边缘光球差之差也等于 ( ) 。

A.边缘光和近轴光色差之差 B. 边缘光和近轴光球差之差

C.F光和C光近轴光球差之差 D. F光和C光近轴光色差之差

5．望远镜的放大率是指 ( )。

A.垂轴放大率 B.轴向放大率

C.角放大率 D.视觉放大率

6．下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( )。

A.球差 B.场曲 C.畸变 D.倍率色差

7．不会影响成像清晰

刀口法测量光学传递函数

***

****大学，****，2120100607

摘要：光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。但是对于实际的光电成像器件，通过解析法建立这一函数的表达式又非常困难，因此光学传递函数的实测技术就很重要。本文简要介绍的光学传递函数及其性质，指出了光学传递函数测量中的刀口法的两种情况，并且对两种刀口法进行了详细的介绍。

关键词：光学传递函数 测量 刀口法

一、引言

1938年，佛里塞把傅立叶处理的方法用于照相底片的分辨率试验，提出了应该用亮度呈正弦分布的鉴别率板来检验光学系统。1946年杜弗运用傅立叶变换的处理方法来分析光学系统，为光学传递函数奠定了理论基础。1962年8月在慕尼黑举行的第六届国际光学会议上，光学传递函数(OTF, Optical Transfer Function)第一次统一提出，简称OTF。

用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的。因此光学传递函数反映了光学系统的频率特性.它既与光学系统的像差有关.又与系统的衍射效果有关.并且以一个函数的形式定量地表示星点所提供的大量像质信息.同时也包括了鉴别率所表示的像质信息。因此光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像

光学系统设计（四） 参考答案及评分标准

一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分） 题号 1-5 6-10 11-15 16-20 答案 ABCBC ACCBB DBCBC AABCB 二、填空题（本大题11小题。每空1分，共20 分） 21.彗差、像散、畸变 22.圆、彗星 23. ?L???12n?u?2?S

I24.细光束像散 25.位置色差、倍率色差 26.视场、孔径

27.-20mm、-13.26mm或-13.257mm、-33.36mm或-33.3586mm 28.??(n?1)(1r1?1r2)?(n?1)n2dr1r2

29.齐明透镜、球差 30.边缘、0.707 31.位置色差

三、名词解释（本大题共5 小题。每小题2 分，共 10 分）

32．调制传递函数：由于光学系统像差及衍射等原因，会造成像的对比度低于物的对比度。将像的对比度与物的对比度的比值，称之为调制传递函数。 评分标准：答对主要意思得2分。

33．赛得和数：赛得推导出仅有五种独立的初级像差，即以和数?SI、?SII、

?SIII、?SIV、?SV分别表示初级球差、初级彗差、初级像散、初级场曲、

初级畸变，统称为赛得和数。

评分标

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

目录

摘 要.....................................................................................................................I Abstract......................................................................................................................II

第1章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 红外/微波双模探测应用现状 (1)

1.2.1 微波前馈式结构 (2)

1.2.2 微波后馈式结构 (2)

1.3 红外成像技术 (3)

1.4 本课题主要研究内容 (5)

第2章红外光学系统总体方案 (7)

2.1 引言 (7)

2.2 红外/微波分光元件 (7)

2.2.1 分光元件微波反射率计算模型 (7)

2.2.2 分光元件红外透射率计算模型 (9)

2.2.3 分光元件光电特性分析 (10)

2.3 红外光学系统 (11)

2.3.1 红外光学系统的选型 (11)

2.3.2

第3期光学技术No.3

1998年5月OPTICALTECHNOLOGYMay1998

光学系统偏心测量原理及应用

王肇勋

(中科院长春光机所,长春130022)

摘　要:综述了光学系统偏心测试研究方面的发展概况及目前所达到的水平。简要介绍了光学系统偏心测量及基准轴变换原理,并讨论了一些必要的问题。最后介绍了测量方法的一些具体应用,指出了一些测量中应注意的问题和技巧,并介绍了几个具有代表性的,经过多年实践创造出来的应用方法实例。

关键词:偏心,测量。

Principleandapplicationofthemeasurementofthecenteringerrorsinopticalsystem

WangZhaoxun

(ChangchunInstituteofOpticsandFineMechanicsChangchun130022)

Abstract:Thedevelopmentoutlineandtheup-to-datelevelinthemeasurementofthecenteringer-rorsinopticalsystemsissummarized.Withbrieflyintroducin

工程光学习题解答

第七章 典型光学系统

1．一个人近视程度是?2D（屈光度），调节范围是8D，求： （1）远点距离； （2）其近点距离；

（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距； （4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离； （5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。 解： ① R?1??2 (1/m) lr ∴ lr??0.5m

②

A?R?P A?8D R??2D P?R?A??2?8??10D

11????0.1m P10 ∴

lp?③D?1 ∴f???1m ?f④R??R?D??1D

???1m lR⑤A?R??P? A?8D R???1D

P??R??A??9D

??? lP1??0.11m 92．一放大镜焦距f??25mm，通光孔径D?18mm，眼睛距放大镜为50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数为k?50%，试求（1） 视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。 eye ● ?l?P? D 工程光学习题解答

已知：放大

第三章 理想光学系统§ 3-1 理想光学系统与共线成象理论理想光学系统— 对任意大的物体，以任意宽的光束 绕光学系统成象，均是完善的；或物空间的同心光束经 过光学系统后仍为同心光束；或物空间一点对应象空间 一点。 共线成象理论— 对于理想光学系统，有 点共轭

点

直线

共轭

直线

面

共轭

面

共线成象理论是作图法或解析法求解物象关系的基础。

§ 3-2 理想光学系统的基点、基面1. 焦点、焦平面 物方焦点：对应像点在像方光轴上无限远处 焦点 像方焦点：对应物点在物方光轴上无限远处 焦平面：过焦点的垂轴平面

说明：1)F、F′不是一对共轭点，物 方焦平面和像方焦平面也不为共轭面。 2)由物方无限远处射来的任何 方向的平行光束，汇聚于像方焦平面上 一点。

2. 主点、主平面

定义：物象方β=+1 的共轭平面为物象方主平面。 主平面与光轴的交点为主点H、H′。 说明： 1) H、H′是一对共轭点，主平面上任一线段均以相等 大小及相同方向成在另一主平面上。 2)薄光组：F H、H F

′

′

3. 焦距以主点作为原点来度量，主点到焦点的距离称为焦距。 物方主点H到物方焦点F的距离称为物方焦 距(前焦距或第一焦距) 象方主点H′到象方焦点F′的距离称为象方 焦

第三章 理想光学系统§ 3-1 理想光学系统与共线成象理论理想光学系统— 对任意大的物体，以任意宽的光束 绕光学系统成象，均是完善的；或物空间的同心光束经 过光学系统后仍为同心光束；或物空间一点对应象空间 一点。 共线成象理论— 对于理想光学系统，有 点共轭

点

直线

共轭

直线

面

共轭

面

共线成象理论是作图法或解析法求解物象关系的基础。

§ 3-2 理想光学系统的基点、基面1. 焦点、焦平面 物方焦点：对应像点在像方光轴上无限远处 焦点 像方焦点：对应物点在物方光轴上无限远处 焦平面：过焦点的垂轴平面

说明：1)F、F′不是一对共轭点，物 方焦平面和像方焦平面也不为共轭面。 2)由物方无限远处射来的任何 方向的平行光束，汇聚于像方焦平面上 一点。

2. 主点、主平面

定义：物象方β=+1 的共轭平面为物象方主平面。 主平面与光轴的交点为主点H、H′。 说明： 1) H、H′是一对共轭点，主平面上任一线段均以相等 大小及相同方向成在另一主平面上。 2)薄光组：F H、H F

′

′

3. 焦距以主点作为原点来度量，主点到焦点的距离称为焦距。 物方主点H到物方焦点F的距离称为物方焦 距(前焦距或第一焦距) 象方主点H′到象方焦点F′的距离称为象方 焦