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(脉冲响应函数)-脉冲响应函数的图怎么解释

光学系统,质量,曲线(脉冲响应函数)-脉冲响应函数的图怎么解释

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

下图列举了在入瞳处选取面圆的方法，可以按直角坐标或极坐标来确定每条光线的坐标。对轴外物点发出的光束，当存在拦光时，也只追迹通光面积内的光线。

利用点列图来评价大像差系统的成像质量时，通常以集中60%以上的点所构成的图形区域作为其实际有效弥散斑，弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。下图为照相物镜轴上物点的点列图计算实例，图(a)为子午面内的光路追迹模拟，图(b)为其点列图——将高斯像点A’翻转90°并放大来观看。其中，“+”、“×”、“口”号分别为蓝色、绿色、红色光的分布情况。虽然部分边光比较分散，但主要能量(大部分光线)集中在中心区域。

（a） （b）

轴外物点的点列图：从上到下分别为离焦-0.5～-0.1mm、高斯像面、离焦0.1～0.5mm处的点列图，可观察到球差、慧差、像散、场曲等多种像差。

轴外物点的点列图计算实例

点列图简单易行，形象直观，广泛应用于大像差的照相物镜等设计中。

九、光学传递函数

上面介绍的几种成像质量的评价方法，都是基于把物体看作是发光点的集合，以一点成像时能量集中程度来表征光学系统的成像质量。

利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，也就是把物体的光场分布函数展开成傅里叶级数（物函数为周期函数）或傅里叶积分（物函数为非周期函数）的形式。若把光学系统看成是线不变的系统，则物体经光学系统成像，可视为其传递效果是频率不变，但对比度下降，相位发生推移，并在某一频率处截止(即对比度为零)。对比度的降低和相位推移随频率不同而不同的，其函数关系称之为光学传递函数。

由于光学传递函数既与光学系统的像差有关，又与光学系统的衍射效果有关，用它来评价光学系统的成像质量，具有客观和可靠的优点，并能同时运用于小像差光学系统和大像差光学系统。

光学传递函数是反映物体不同频率成分的传递能力的。一般来说，高频部分是反映物体的细节传递情况，中频部分是反映物体的层次传递情况，而低频部分则是反映物体的轮廓传递情况。而表明各种频率传递情况的则是调制传递函数（MTF）。

1、利用MTF曲线来评价成像质量

所谓MTF是表示各种不同频率的正弦强度分布函数经光学系统成像后,其对比度(即振幅)的衰减程度。当某一频率的对比度下降到零时，说明该频率的光强分布已无亮度变化，即该频率被截止。这是利用光学传递函数来评价光学系统成像质量的主要方法。

对二个光学系统Ⅰ和Ⅱ的设计结果，其MTF曲线如下图。图中的调制传递函数MTF曲线为频率的函数。哪种设计结果较好，要根据光学系统的实际使用要求来判断。若把光学系统作为目视系统来应用，由于人眼的对比度阀值大约为0.03左右，MTF曲线下降到0.03时, 曲线Ⅱ的MTF值大于曲线Ⅰ, 说明光学系统Ⅱ用作目视系统较光学系统Ⅰ有较高的分辨率。

若把光学系统作为摄影系统来使用，其MTF值要大于0.1， 曲线Ⅰ的MTF值要大于曲线Ⅱ，即光学系统Ⅰ较光学系统Ⅱ有较高的分辨率。且光学系统Ⅰ在低频部分有较高的对比度，用作摄影时，能拍摄出层次丰富，真实感强的对比图像。

2、利用MTF曲线的积分值来评价成像质量

上述方法只能反映MTF曲线上的少数几个点处的情况，而没有反映MTF曲线的整体质。理论证明，像点的中心点亮度值等于MTF曲线所围的面积，MTF所围的面积大表明光学系统所传递的信息量多，成像质量好。因此在光学系统的接收器截止频率范围内，利用MTF曲线所包围面积的大小来评价光学系统的成像质量是非常有效的。在一定的截止频率范围内，只有获得较大的MTF值，光学系统才能传递较多的信息。

下图（a）的阴影部分为MTF曲线所围的面积，从图中可以看出，所围面积的大小与MTF曲线有关，在一定的截止频率范围内，只有获得较大的MTF值，光学系统才能传递较多的信息。

下图（b）的阴影部分为两条曲线所围的面积，曲线I是光学系统的MTF曲线，曲线II是接受器的分辨率机值曲线（高频信息需要更高的对比度才能被接收器所分辨）。此两曲线所围的面积越大，表示光学系统的成像质量越好。两条曲线的交点处为光学系统和接收器共同使用时的极限分辨率，说明此像质评价方法也兼顾了接收器的能指标。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。

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