王文生 - 应用光学习题集答案(10)

2019-08-31 14:01

1150?m'6f0 得2?10其中,m为像管阴极分辨率,

'0f0'为物镜焦距,则

2?1062?106f???444mm150150?30

f0'444???'?1.5??23.2fe28.65因此视放大率

'f16.微光夜视仪?100mm,若要求在1km距离上识别2m的汽车,则像管的最小

分辨率应为多少?

解:系统分辨角为θ,像管的的分辨率为m,f’为物镜焦距,则:

m?11??5(lp/mm)?f'(2/1000)?100

第九章

1 什么是OTF?给出完整定义。OTF的条件是什么?

答:OTF是光学传递函数如果输入目标的对比度是M,输出图像的对比度是

M?,则比率M?M称作光学系统的调制传递函数MTF, 位相移的位相传递函数PTF,统称光学传递函数,表示为:

称作光学系统

光学传递函数需满足两个条件:线性条件和空间不变条件。线性条件是物像的光能分布满足线性叠加,为此光学系统需要非相干照明光源,如果光源是相干光,则可用毛玻璃使相干光变成非相干的散射光。另外,光学系统应有较大的孔径,否则衍射效应也使系统不满足线性条件。空间不变条件是指在光学系统的像面上各点具有相同的点扩散函数,即满足等晕条件。然而,由于光学系统具有残余像差和衍射效应,不可能像面各点的点扩散函数相同。解决的办法是,把像面分成许多个等晕区,在每一等晕区内具有相同的衍射效应和像差。

2 OTF和MTF、PTF 的关系是什么?写出公式。

3 为什么大多数光学系统只需考虑MTF,而不考虑PTF? 平方律探测器,位相因子消掉

4 什么叫做伪分辨率?伪分辨现象由什么引起的?

答:在截止频率后面又出现MTF曲线,这就是伪分辨。伪分辨现象是由像差和离焦引起的,当光学系统离焦较大时,会出现伪分辨现象。 5 MTF、PSF和波像差间有何关系?

6 MTF、PSF和斯特里尔准则有何关系?

7 在应用MTF评价照相光学系统的像质时,为什么畸变需要单独分析? 主光线像差,不影响成像的清晰度

8 有人问,为什么有时MTF好,但点列图不好;或点列图好,但MTF不好?你怎样理解?

答:根据公式9-9;9-10;9-11可知点列图好,MTF就好

MTF的频率是艾里斑半径的倒数,当MTF好,那么点列图的能量主要集中在艾里斑内,因此点列图好,MTF就好。

,9 一摄影镜头的F数是2,D光的截止频率是多少?当把光圈调到11时,D光的截止频率又是多少?

848cy/mm, 154cy/mm

10 CCD的分辨率由什么决定?CCD截止频率由什么决定?TOTA-380 面阵CCD的技术指标

如下:感光面积:4.9mmx3.7mm,像素:500(水平)X582(垂直),计算其分辨率和截止频率。

像素尺寸:4.9/500=0.0094 3.7/582=0.0063mm 分辨率 :1/0.0094=106cy/mm

1/0.0063=158cy/mm 截止频率:水平53cy/mm, 垂直79cy/mm

11 在电视摄影光学系统中,如何使镜头的分辨率与CCD的分辨率匹配? CCD的象素尺寸小于点列图象的一半,或分辨率高于镜头的分辨率

12 如果用10题中的CCD作为摄影物镜的探测器,摄影物镜的截止频率应选择

多大?设计时截止频率处的MTF最好大于多少? 截止频率78cy/mm, 截止频率处MTF最好大于0.5

13 在ZEMAX 光学设计软件中,由什么程序可以判定光学系统的波像差是否满足瑞利准则?由什么程序可以判定波差小于1/4波长的系统入瞳的面积? wavefront map, OPD

14设计一照相物镜 焦距f’=50mm, F 数4,视场2w=500 ,如果用点例图评价其像质,其最小弥散斑应多大?如果用第十题中 的CCD作为探测器,是否满足分辨率要求?

解: 1475/4=368cy/mm

弥散斑应小于 1/368=0.0027mm

第十题中 的CCD不能满足要求, CCD 的像素尺寸大

15 一红外光学系统(8-12

)和可见光光学系统(0.4-0.7

)的焦距、视场和F

数相同,其对像质要求一样么(例如点列图直径,MTF 的截止频率)?为什么?

答:不同,因波长不同,故后者的MTF、spot 比前者大8/0.4=20, 12/0.7=17 倍


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