第七章 典型光学系统及其像质评价

光学系统像质评价方法那最直观的一种呢，就是星点检验法。

这就像是拿个小镜子去照星星，看星星在镜子里的成像情况。

如果成像清晰，像个完美的小亮点，那就说明这个光学系统还不错呢。

要是星星的像看起来模模糊糊的，或者周围有奇怪的光晕之类的，那这个光学系统可能就有点小毛病啦。

这就好比一个人脸上有脏东西，一眼就能看出来，很直接的一种判断方式哦。

还有分辨率检验法。

你可以想象成看一幅超级复杂的画，画里有好多密密麻麻的线条和小图案。

如果光学系统好，那这些小细节就能看得清清楚楚的，就像你有一双超级锐利的眼睛。

要是分辨率不行呢，那些小线条就会糊成一团，就像近视眼没戴眼镜看东西一样。

这能反映出光学系统分辨微小物体的能力呢。

调制传递函数（MTF）法也很厉害哦。

这个有点像给光学系统打分啦。

它能告诉我们这个系统在不同空间频率下的成像质量。

简单说呢，就像是看这个光学系统在处理简单图案和复杂图案时的表现。

如果MTF的值比较高，那就说明这个光学系统在传递图像信息的时候很靠谱，就像一个很负责的快递员，能把包裹完好无损地送到目的地。

要是MTF值低，那图像的信息可能在传递过程中就丢三落四的啦。

波像差法也不能少呀。

它是从波前的角度来看待像质的。

就好比看水面上的波浪，如果波浪很规则，那成像就会好。

要是波浪乱七八糟的，那像质肯定就受影响啦。

这个方法就像是从根源上去找像质不好的原因，看是哪个环节让波前变得不那么听话了。

像差曲线法呢，就像是给光学系统的像差画个像。

通过这个曲线，我们能很清楚地看到像差是怎么分布的。

就像给光学系统做个体检报告，哪里有问题，从曲线里就能看个大概。

物体位于明视距离处对人眼的张角放大镜的工作原理250mm,r=−两块密接透镜构成的放大镜显微镜物镜物平面到像平面的距离称为共轭距。

各国生产的通用显微物镜的共轭距离大约为190mm 左右。

我国适用于远视眼的视度调节适用于近视眼的视度调节F eF F eF满足齐焦要求：调换物镜后，不需再调焦就能看到像——物镜共轭距不变加反射棱镜、平行平板镜的焦面上，然后通过目镜成像在无限远供人眼观察。

无限筒长显微镜：被观察物体通过物镜以后，成在无限远，在物镜的后面，另有一固定不变的镜筒透镜(我国规定焦距250mm)，再把像成在目镜的焦面上。

7.3 望远镜§7.3.1 望远镜的工作原理望远镜系统的结构望远镜中的轴外光束走向'tan 'o y f ω=−视角放大率：'tan 'f ω望远镜系统中平行于光轴的光线(a)开普勒望远镜系统和(b)伽利略望远镜系统(a)(b)两类望远镜系统中的轴外光束走向开普勒式望远系统加入场镜的系统=1:2.8照相镜头可变光圈孔径光阑探测器视场光阑−UU′聚光镜显微物镜光源物面孔径光阑孔径光阑可变，调节进入显微物镜的能量，调节入射至显微物镜的光束孔径角，与显微物镜的数值孔径相匹配。

其缺点是光源亮度的不均匀性将直接反映在物面上。

双目望远镜系统望远镜系统简化出瞳距望远镜系统简化'30mmD D =Γ=''tan 8mmo y f ω=−='5mmD =光阑位置D 物D 分D 目l z '01.22d λ=艾里斑Airy disk2)实验系统相同，所用光波波长愈短则艾里斑愈小；U ′刚能分辩的两个像点min0.15≈角距离时人眼还2mm视觉细胞的直径，约5μm U′显微物镜的分辨率'σβσ=显微镜的几何景深2''x u δ≈Δ⋅弥散斑。

07光学系统成像质量评价光学系统成像质量评价是指对光学系统的成像效果进行客观评估和定量描述。

光学系统成像质量是指光学系统对物体的成像能力，即像质的好坏。

好的光学系统成像质量表现为高分辨率、高对比度、低像差等特点。

成像质量评价主要包括分辨力评价、像差评价和对比度评价等。

分辨力是评价光学系统成像质量的重要指标之一、它是指能够分辨清晰的最小细节的能力。

分辨力的大小与光学系统的光学特性、入射光的波长、传感器的像素大小等有关。

常用的分辨力评价方法有MTF （Modulation Transfer Function）方法和空间频率方法。

MTF是光学系统传递像差的度量，通过测量光系统对一定空间频率的输入信号的传输量来表示光学系统对物体微细特征的分辨能力。

空间频率方法则是通过分析物体不同空间频率成分的能量来评价分辨能力。

像差评价是针对光学系统中各种像差对成像质量的影响进行评价。

光学系统中常见的像差包括球差、散光、像散、畸变等。

球差是由于球面透镜成像能力不完全而产生的像差，它导致透镜焦距与入射光位置有关。

散光是由于透镜折射率随距离而变化引起的像差，散光会导致成像点模糊。

像散是在光学系统中，不同波长的光会聚焦在不同位置形成不同的像点，从而导致色差。

畸变则是指光学系统成像时物体真实尺寸与其等效尺寸之间的变化。

像差评价的方法很多，包括通过测试物体进行目测、使用CCD 相机进行像差测量等。

对比度评价是用来描述光学系统成像能力的指标之一、对比度是指在光学系统中被成像物体的亮度差异。

对比度的好坏会直接影响到物体的细节清晰度和图像的视觉效果。

对比度评价的方法多样，可以通过测量物体亮度的标准差、计算图像的峰值信噪比等方法来评价对比度。

总之，光学系统成像质量评价可以通过分辨力评价、像差评价和对比度评价等方法来进行。

这些方法可以客观地评估光学系统成像质量的好坏，为光学系统设计和优化提供依据。