光学传递函数测试仪的现状和发展趋势
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2023年光学测量行业市场分析现状
2023年光学测量行业市场分析现状光学测量行业是指利用光学原理进行测量和检测的行业，广泛应用于工业制造、科研实验、医学领域等各个领域。
这个行业的市场规模不断扩大，主要受益于技术的不断发展和应用范围的扩大。
下面是光学测量行业市场分析的现状：1. 市场规模不断扩大：光学测量行业市场规模持续增长。
随着科技的进步和工业的发展，各种光学测量设备的需求不断增加。
例如，光学测量设备在工业制造中的应用主要包括尺寸测量、表面粗糙度测量、形状测量等，这些都需要高精度的光学测量设备来实现。
同时，科研实验和医学领域对光学测量设备的需求也在增加，推动了市场的进一步扩大。
2. 技术创新驱动行业发展：光学测量行业市场在技术创新的推动下得到了迅猛发展。
例如，激光干涉仪、激光测距仪等新型光学测量设备的出现，极大地提高了测量精度和测量速度，满足了不同领域的需求。
同时，随着数字化和自动化技术的发展，光学测量设备的智能化和自动化程度也越来越高，提高了工作效率和准确性。
3. 产业竞争激烈，市场格局逐渐形成：光学测量行业市场竞争激烈，有众多的企业参与其中。
在国内市场中，一些大型的光学仪器设备企业占据主导地位，拥有较强的技术研发能力和市场渠道。
同时，一些中小型企业也在市场中崭露头角，通过技术创新和市场拓展，逐步形成自己的市场份额。
在国际市场中，一些外资企业占据重要地位，国内的企业需要加强技术创新和市场开拓，提升自身的竞争力。
4. 行业面临机遇和挑战：光学测量行业市场面临着机遇和挑战。
机遇主要来自于国内外市场的需求不断增加，行业的技术水平不断提高，以及国家对于技术创新和产业升级的支持政策。
然而，行业也面临着一些挑战，例如技术创新的迅猛发展，不断提高的客户需求，以及国内外竞争的加剧等。
企业需要不断提高技术水平和市场竞争力，以应对这些挑战。
总之，光学测量行业市场前景广阔，市场规模不断扩大，技术创新驱动行业发展。
然而，市场竞争激烈，企业需要加强技术研发和市场开拓，提高自身的竞争力。
光学传递函数测量仪原理
光学传递函数测量仪原理光学传递函数测量仪是一种用于评估光学系统性能的仪器。
它通过测量光学系统中的传递函数来分析系统的成像质量。
光学传递函数是描述光学系统传递性能的数学函数，它可以用来计算系统对输入光信号的响应。
光学传递函数测量仪通常由一个光源、一个透镜和一个光敏探测器组成。
光源发出一束光线，经过透镜后形成一个像。
光敏探测器会收集到透过光学系统的光信号，并将其转换为电信号。
测量仪会记录下输入和输出信号之间的关系，进而计算出光学传递函数。
在测量过程中，光源的特性对测量结果有着重要的影响。
光源应尽量稳定且光强均匀，以确保测量的准确性。
透镜的选择也非常重要，应根据所需的测量精度和波长范围来选择合适的透镜。
测量仪的核心是光敏探测器。
常见的光敏探测器有光电二极管和光电倍增管。
光电二极管是一种能将光信号转化为电信号的半导体器件，它的输出电流与输入光强成正比。
光电倍增管则是一种能够将光信号放大的器件，它通过光电效应将光子转化为电子，并经过倍增过程放大电信号。
在进行测量时，测量仪会将输入信号和输出信号进行频谱分析。
通过测量不同频率下的输入输出信号之间的相位差和幅度差，可以计算出光学传递函数。
光学传递函数通常用复数表示，其中包括幅度传递函数和相位传递函数。
幅度传递函数描述了系统对不同频率的光强的衰减情况，而相位传递函数描述了系统对不同频率的光信号的相位延迟情况。
光学传递函数测量仪广泛应用于光学系统的研究和开发。
通过测量光学系统的传递函数，可以评估系统的成像质量和分辨率。
同时，光学传递函数测量仪还可以用于光学系统的校准和调试，以提高系统的性能。
总结一下，光学传递函数测量仪是一种用于评估光学系统性能的仪器。
它通过测量光学系统的传递函数来分析系统的成像质量。
光学传递函数是描述光学系统传递性能的数学函数，它可以计算系统对输入光信号的响应。
测量仪通常由光源、透镜和光敏探测器组成，通过测量不同频率下的输入输出信号之间的相位差和幅度差来计算传递函数。
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术
随着计算机技术和控制技术的不断发展，几何光学传递函数在滤镜系统、望远镜系统
等几何光学中越来越受到重视。
几何光学传递函数测量是评价几何光学系统质量等级的基
本手段，是对光学系统生产工艺性能评价的关键要素之一。
因此，几何光学传递函数测量
技术的改进和研究受到激励。
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术是在几何光学测量技术中一种有效的方法，有效地提高测量精度和准确度。
基于背景纹影的几何光学传递函数测试是在室内的条件下
完成的，这是实现精密测量的关键，使用可控光源和合适大小的背景纹影可以调节光束的
聚焦效果。
测量过程分为多个步骤，第一步是测量背景纹影，第二步是调节光束聚焦，第三步是
采用图像测量来测量几何光学传递函数。
首先，测量背景纹影并校准光谱仪，然后，在整
个测量工序中，不断调节光束聚焦，以获得尽可能多的背景纹影信息。
最后，利用图像测
量技术测量能模拟出背景纹影的位置和形状的几何光学传递函数。
此外，基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术也可以用于不同光谱范围的测量，
它可以根据不同波长范围来模拟准确的纹影，以便准确测量和调节光学系统。
总之，基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术既能提高测量精度，又能在不同的
光谱范围内调节光学性能，因此，它已成为评估几何光学系统性能的有效手段。
光学传递函数的测量实验报告
实验四 光学传递函数测量和透镜像质评价一. 实验目的1. 了解光学镜头传递函数测量的基本原理；2. 掌握传递函数测量和光学系统成像品质评价的近似方法3. 学习抽样、平均和统计算法。
二. 主要仪器及设备1. 导轨，滑块，调节支座，支杆，可调自定心透镜夹持器，干板夹；2. 多用途三色LED 面光源；3. 波形发生器，待测双凸透镜（Φ30，f120），待测双胶合透镜（Φ30，f90）；4. CCD 及其稳压电源，CCD 光阑；5. 图像采集卡及其与CCD 连线，微机及相应软件。
三. 实验原理傅里叶光学证明了光学成像过程可以近似作为线形空间中的不变系统来处理，从而可以在频域中讨论光学系统的响应特性。
任何二维物体ψo (x , y )都可以分解成一系列x 方向和y 方向的不同空间频率(νx ,νy )简谐函数(物理上表示正弦光栅)的线性叠加：式中ψo (νx ,νy )为ψo (x , y )的傅里叶谱，它正是物体所包含的空间频率(νx ,νy )的成分含量，其中低频成分表示缓慢变化的背景和大的物体轮廓，高频成分则表征物体的细节。
当该物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表为[])1(,)(2exp ),(),(o o y x y x y x d d y x i Ψy x ννννπννψ+=⎰⎰∞∞-∞∞-)2(),,(),(),(o i y x y x y x ΨH Ψνννννν⨯=)4( ,minmaxminmaxAAAAm+-=[]yxyxyxddiΨννηνξνπννηξψ)(2exp),(),(ii+=⎰⎰∞∞-∞∞-式中ψi(νx,νy)表示像的傅里叶谱。
H(νx,νy)称为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制度传递函数（modulation transfer function, MTF），相位部分则为相位传递函数（phase transfer function, PTF）。
光学传递函数的测量和评价
光学传递函数的测量和评价光学传递函数（Optical Transfer Function，OTF）是光学系统的重要性能参数之一，用于描述系统对特定频率和振幅的光信号的传递特性。
在光学系统中，由于各种因素的影响，例如像差、散射、衍射等，导致成像质量的下降。
通过测量和评价光学传递函数，可以定量地衡量光学系统的成像能力，并用于优化系统设计以及改进图像质量。
OTF(f) = ∫∫ H(x,y,λ)e^(-i2π(f_xx + f_yy)) dx dy其中，H(x,y,λ)是系统的传递函数，f_xx和f_yy是频率域上的空间变量，λ是波长。
测量光学传递函数需要使用相应的设备和方法。
其中最常见的方法是利用干涉仪和特定的测试物体来进行。
干涉仪可以提供高精度的相位测量，并通过引入加权函数来计算光学传递函数。
测试物体可以是周期性或随机的，用于激发系统的不同频率响应。
通过改变空间频率和振幅，可以获得系统在不同条件下的传递函数。
评价光学传递函数的常见方法包括一下几种：1. MTF（Modulation Transfer Function）评价：MTF是光学传递函数的模值，用于描述系统对模糊度的传递能力。
MTF以频率为横轴，传递函数的大小为纵轴，可以绘制成曲线，从而直观地表示系统对不同频率的描述能力。
一个好的系统应该在低频段具有高的传递能力，从而保证清晰度。
2. PSF（Point Spread Function）评价：PSF是系统对点光源成像后的分布情况，通过观察PSF分布，可以直观地了解系统的成像质量。
PSF的形状和大小与系统的光学传递函数密切相关。
理想情况下，PSF应该是一个尖峰，表示系统对目标的清晰成像。
3. RES（Resolution）评价：分辨率是评价系统成像能力的重要参数之一，描述了系统在成像过程中能够分辨的最小细节大小。
通过评估系统对不同空间频率的响应能力，可以获得系统的分辨率。
对于不同的应用，分辨率的要求也不同，例如在医学影像中，高分辨率是非常重要的。
光学系统的光学传递函数OTF测定方法理论(实验)研究---终稿
本科毕业设计(论文)光学系统的光学传递函数OT Ｆ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。
我们采用光学显微镜作为待测量光学传递函数的光学系统,通过改变显微镜的放大倍数,比较分析放大倍数对调制传递函数(MTF)测量的影响,并比较两种测量方法的优劣。
实数傅立叶变换是整个实验中需要透彻理解和运用的数学概念,在此基础上理解离散傅立叶级数与MTF定义的理论依据，并由此建立数学模型。
由本文建立的理论模型出发,结合实验所测得的数据，最后得到了基本可靠的实验结果。
本文最终给出两种测量法对应的ｍaｔlaｂ程序、数值测量结果、实验测得的可靠的MTF实验结果撰写毕业论文主要内容。
关键字: 光学传递函数，傅立叶变换，固有频率目标法，狭缝扫描法ＡbstrａctＴｈe oｐtｉcal transfeｒｆｕncｔion is quaｎｔitativｅｌy describe thｅｉmａg ｉng ｐeｒfoｒmance of ｔhe cｏmｐleｔe funcｔiｏn.But for thｅactuａl ｐhｏtoｅl ｅctric ｉmagingｄeviceｓ（such asＣＣD ｄｅvｉce）, ｔｈrough tｈe anａlytic ｍethodｔo ｅstablisｈthe fuｎction oｆeｘprｅssion is ｖery difficult.Thｅｒefore the measｕｒement technique of opticａｌtransferｆunｃtion is paｒｔｉｃularl ｙｉmｐｏrtant.Opticaｌtrａｎsfer ｆuncｔion is ａn obｊｅｃｔｉve, acｃuｒate aｎd ｑuanｔｉｔatｉvｅimａge quality evalｕａtｉoｎiｎdex，aｎｄｉｔcａn dｉrｅctly ａndｃonvenｉenｔmeａsuｒemｅnt，therｅfｏｒｅｈaｓbｅen widelｙapplied oｐtｉcs desｉgn, ｐrｏceｓsiｎg, ｔesting and ｉnformａtｉon pｒoｃｅssing.This ｐａpeｒmａｉｎly inｔｒodｕcｅｓtｈe propertieｓof thｅoｐticａlｔranｓfer funcｔioｎand ｉｔs meａsｕrinｇprinciplｅ, andｔhe iｎhｅreｎt fｒequeｎcｙtarget anｄslｉt ｓcaｎmethod has ｃarｒied on the ｅxperｉmentaｌstudy.We us ｅoptical micrｏscope asｆｏr measｕrｉng optｉcaｌtranｓｆer fｕnctiｏn ｏf opti ｃaｌｓystem，ｔhrouｇh ｃhaｎging the magｎifiｃatioｎoｆthe micｒoscopｅ, coｍｐａrative aｎalyｓｉｓof magｎifiｃaｔion ｏｆmｏdｕlａtｉon transfeｒfunction (ＭTF）meaｓurｅment, thｅｉnflｕｅnce of thｅmｅｒｉts oｆtｈe two ｍｅasuringｍethｏds aｒe cｏmpared.Reａl Fouｒiｅr tranｓform is the need to thｏrｏughly unｄerstand and appｌy iｎthe expeｒimeｎt of ｍatheｍatical coｎcepts, oｎthｅbasｉs of the understａnding ｏｆdiscretｅＦoｕｒieｒsｅrｉes anｄth ｅtheorｅｔical basiｓof tｈe defｉnitｉon of MTＦ,ａｎd thus to ｅsｔaｂｌｉsh mathematiｃal modｅl.Ｓｅt up byｔhis ａrｔicle oｎthｅtheorｙｍodel, cｏmbｉneｄwｉｔh the ｄａｔa measｕｒｅd iｎlaboratｏｒy, ｔhe fundａmental and ｒeｌiａｂlｅexpｅriｍent reｓultｓａre obtaiｎed.Ｆinally，thｅpａｐｅｒpropｏses two ｋiｎds of measurement meｔhod of the corresｐonding ｍatlab proｇram,ｔhｅｒeｓults of nｕmerｉcａl mｅaｓuremｅnt anｄrｅｌiaｂlｅexperimeｎｔal mｅasurｅd MTＦexｐerimｅntal ｒesｕｌts ｏf writiｎｇgraduatｉon thesｉs ｍａin cｏｎteｎt．Keywords：Opｔiｃal tｒａｎsfer fuｎction，Ｆｏuｒieｒtrａnｓｆorm,Nat ｕral fｒequｅｎcy ｍethod; Sｌit scan ｍｅtｈoｄ目录第一章绪论 (1)1.1 光学传递函数简介1ﻩ1．2 光学传递函数的发展1ﻩ1.2.1 光学传递函数的发展历史 (1)1.2.2光学传递函数的发展现状和趋势 (2)1．3光学传递函数的测量意义3ﻩ１.4 本论文的主要内容4ﻩ第二章光学传递函数的基本理论5ﻩ2.1 光学成像系统的一般分析 (5)2.1.１透镜的成像性质5ﻩ２.1．2 光学成像系统的普遍模型 (8)2.1.3 两种类型的物体照明方式9ﻩ2.1.4 阿贝成像理论9ﻩ2．2光学传递函数的概念 ...................................................................................... 1０2.3光学传递函数的计算ﻩ１2２.3．1 以物像频谱为基础的计算ﻩ１22.3.2以点扩散函数为基础的计算 (13)2．3．3 线扩散函数与一维调制传递函数14ﻩ２.4 离散傅里叶级数与MTF定义的理论依据 ........................................................ １5第三章光学传递函数的测量原理分析 . (18)3.1光学传递函数的测量方法综述18ﻩ3.2 实验中的两种测量方法原理分析 (19)３.2.1 固有频率目标法 (19)３.2.2 狭缝扫描法 ................................................................ 错误!未定义书签。
MTF检测机应用及原理[技巧]
MTF检测机原理与应用目的：空间频率,由光电转换成MTF的测量仪.１．光学传递函数(MTF)检测光学组件与系统在许多领域中被广泛使用,在这些使用光学的系统中,光学成象的好坏对系统整体的质量与可靠性往往造成重大的影响.因此对于所使用的光学系统或次系统, 寻求一符合实际测试条件可定量地(quantitatively)评估其性能的方法益形重要.MTF(Modulation Transfer Function)检测可以提供光学系统整体影像质量或对比度之定量分析，且拜科技进步之踢，近年来已经发展出靠方便操作的自动化量测仪器，以及量测标准的建立．ＭＴＦ检测技术已经成为国际公认评估光学组件质量与光学系统性能的标准．２．检测仪器２．１仪器原理：光学系统的ＭＴＦ为该待测系统线扩散函数的传利叶转换，因此量测ＭＴＦ直接的方法就是利用ＭＴＦ检测机测量待测系统的线扩散函数，然后计算其传利叶转换，即可获得ＭＴＦ曲线．ＭＴＦ检测机是由灯管照明的ＣＨＡＲＴ光线经过待测镜头成像，置于焦平面的线性ＣＣＤ则用以量测像的强度分布，即线扩散函数．２．２ＭＴＦ计算：代表线扩散函数的强度分怖讯号由ＣＣＤ以电子方式扫瞄后，经由模拟／数字讯号转换器输入计算机由软件进一步运算处理．３．检测实务ＬＡＴ镜头自动检验机（Ｌens Automatic Tester）也就是ＭＴＦ检测机较为普遍的一种类型，３．１：镜头自动检验机用来量测扫描仪镜头的检验仪器．３．２：量测镜头所需的ｄata:a.扫描仪参数如分辨率，扫描物宽．ｂ．物像距（ＴＴ）．ｃ．后焦距．ｄ．放大倍率．光电厂要生产分辨率600dpi的扫描仪．适用扫描Ａ４文件．线性CCDpixel size是5.25u，物像距250mm.光学厂设计并制造出扫描仪镜头，ＴＴ＝250mm，Ｍ＝0.123826，F/N=6.5.检测程序：1.CHART的选用ａ．量测的频率：物面通常使用半频．600dpi/2,选用300dpi的CHART,高频线条Hi=0.09mm.低频Low=0.36mm.Total=7.2. b物宽：A4(297*210mm)文件，选用doc=190mm.２．架设机台的输入参数：a.standard lp/mm=l/(Hi*M*2),1/(0.09*0.123826)=44.871p/mm.b.物宽＝doc+Total=197.2mm.c.像宽＝物宽＊放大率＝（doc+Total）*M=197.2*0.123826=24.42mm.d.后焦（ＢＫＬ）＝23.69mm. ３．测试步骤：a镜头量测ＥＦＬ．b．放置正确测试标准板（CHART）.c设定物像距（CCD至CHART距离）ｄ．放置正确治具及镜组．ｅ．校准镜组．４．测试说明：ａ．量测的光源：ＲＧＢ及白光．ｂ．量测的位置：０（中心）+/-0.7(field)+/-0.9(field). cMTF:R.G..B的Ｓ＆Ｔ方向各十点位置．ｄ．Ｍ（放大率）值：实测的CCDpixel。
光学函数传递实验报告总结
光学函数传递实验报告总结传递函数是描述光学系统的关键参数，通过测量和分析光学函数传递实验，可以更深入地了解光学系统的性能和特性。
本报告总结了光学函数传递实验的目的、过程和结果，以及对实验结果的分析和讨论。
实验目的：1.了解光学函数传递的概念和原理；2.学习使用光学函数传递实验仪器和设备；3.通过实验，测量和分析光学系统的传递函数；4.分析和讨论实验结果，探讨光学系统的性能和特性。
实验过程：1.实验仪器和设备准备：根据实验要求，准备好光学函数传递实验所需的仪器和设备，如光源、透镜、光束分离器、光电二极管等。
2.实验样品准备：根据实验要求，选择测试样品，如光学元件、光学系统等，并确保其表面清洁和平整。
3.实验设置和测量：将测试样品安装到实验设备中，调整实验参数，如入射角度、光强度等，并开始测量光学函数传递曲线。
4.实验数据采集和处理：通过调整实验参数和测量结果，采集到一系列光学函数传递数据，并进行数据处理和分析，如曲线拟合、峰值和谷值的测量等。
5.实验结果分析：根据实验数据和分析结果，分析和讨论光学系统的传递函数特性，并与理论预测进行比较。
实验结果：根据实验数据和分析结果，得到了光学系统的传递函数特性曲线。
通过分析曲线，可以得出以下结论：1.光学系统的传递函数在特定频率范围内具有峰值和谷值，这些峰值和谷值可以表示光学系统的频率响应特性。
2.峰值和谷值的位置和幅度与光学元件的特性和参数有关，如折射率、材料吸收等。
3.光学函数传递曲线的斜率可以表示光学系统的衰减特性，也可以表示信号传输的带宽限制。
4.光学函数传递曲线的形状和特性可以用于评估光学系统的性能和优化设计。
实验分析和讨论：通过实验结果的分析和讨论，可以得出以下结论和讨论：1.光学函数传递实验是研究光学系统性能和特性的重要手段，可以揭示光学系统的频率响应、衰减特性和带宽限制等。
2.实验结果与理论预测的一致性较好，说明实验方法的可靠性和有效性。
3.光学系统的传递函数特性受到光学元件和光学系统结构的影响，因此在光学系统设计和优化中应考虑这些因素。
光学传递函数测量仪原理
光学传递函数测量仪原理光学传递函数测量仪是一种用于测量光学系统性能的仪器。
它通过测量光学传递函数来评估光学系统的分辨能力和传递特性。
光学传递函数是描述光学系统中光传递能力的重要参数，它可以反映光信号在传输过程中的衰减、扩散和畸变情况。
光学传递函数测量仪的基本原理是利用调制传递函数法进行测量。
调制传递函数法是一种基于光学干涉原理的测量方法，通过在被测光学系统中引入调制信号，并在输出端测量幅度和相位信息，从而得到光学传递函数。
具体操作上，光学传递函数测量仪通常由一个光学源、一个调制器、一个光学系统和一个光学探测器组成。
光学源产生一束光线，经过调制器进行调制，然后通过被测光学系统传输，最后被光学探测器接收。
光学探测器测量输出光信号的幅度和相位信息，并将其传输到计算机上进行处理和分析。
在测量过程中，光学传递函数测量仪会改变调制信号的频率和幅度，以获取不同频率下的传递函数曲线。
通过对这些曲线进行分析，可以得到光学系统的传递函数，进而获得光学系统的分辨能力和传递特性。
根据测量结果，可以评估和优化光学系统的性能，提高其分辨率和传输质量。
光学传递函数测量仪的应用非常广泛。
在光学通信领域，它被用于评估光纤通信系统的传输性能和信号质量。
在光学成像领域，它被用于评估相机镜头的成像质量和分辨能力。
在光学仪器制造领域，它被用于检测和校准光学元件和系统的性能。
总结一下，光学传递函数测量仪是一种用于测量光学系统性能的重要工具。
它通过测量光学传递函数来评估光学系统的分辨能力和传递特性，并为优化光学系统提供指导。
在实际应用中，光学传递函数测量仪发挥着重要的作用，推动了光学技术的发展和应用。
光学检验面试题目(3篇)
第1篇一、基础知识部分1. 请简述光学检验的基本原理和目的。
2. 光学检验分为哪几个阶段？请分别简述每个阶段的主要任务。
3. 光学检验常用的仪器有哪些？请列举并简要说明其功能。
4. 光学元件的误差来源有哪些？如何减小这些误差？5. 请解释什么是光学系统的像差？常见的像差有哪些？6. 光学元件的加工精度对光学检验有何影响？7. 请简述光学检验中常用的误差传递公式。
8. 光学检验中的光学传递函数（OTF）是什么？如何计算？9. 光学元件的表面质量对光学性能有何影响？10. 请解释什么是光学元件的相位匹配？如何实现？二、实践操作部分1. 请简述光学检验的基本流程。
2. 如何进行光学元件的表面质量检验？3. 如何进行光学元件的几何形状检验？4. 如何进行光学元件的光学性能检验？5. 如何进行光学系统的像差分析？6. 如何进行光学系统的分辨率检验？7. 如何进行光学系统的稳定性检验？8. 如何进行光学系统的光谱特性检验？9. 如何进行光学系统的环境适应性检验？10. 如何进行光学系统的光学加工质量检验？三、综合分析部分1. 光学检验在光学系统设计中的重要性是什么？2. 如何提高光学检验的效率？3. 光学检验在光学元件生产过程中的作用是什么？4. 如何保证光学检验数据的准确性？5. 光学检验在光学产品质量控制中的地位如何？6. 请简述光学检验在光学系统调试中的作用。
7. 如何根据光学检验结果对光学元件进行优化设计？8. 光学检验在光学系统性能提升中的意义是什么？9. 如何利用光学检验技术提高光学系统的可靠性？10. 光学检验在光学产业中的发展趋势是什么？四、案例分析部分1. 请结合实际案例，分析光学检验在光学系统设计中的应用。
2. 请结合实际案例，分析光学检验在光学元件生产过程中的作用。
3. 请结合实际案例，分析光学检验在光学系统调试中的作用。
4. 请结合实际案例，分析光学检验在光学产品质量控制中的重要性。
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文章编号!"##$%$&’#()##’*#$%##+,%#$光学传递函数测试仪的现状和发展趋势-樊翔.倪旭翔(浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心.浙江杭州’"##)/*摘要!光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像质量比较客观0有效的方法1给出光学传递函数的基本理论.介绍了目前国内外主要光学传递函数测试仪的数学模型0测试原理0基本结构和主要性能.并阐述了今后光学传递函数测试仪的发展趋势1关键词!光学传递函数2测试仪2现状2发展趋势中图分类号!34/+文献标识码!567898:;9;<;=9<:>>8?8@A B C8:;;78:>A D E F G;89;H:IH:9;7=C8:;J5K L M N O P.KQ L R S T M N O P(U V W X UY Z[\]^_‘a b c d e^[f g h d^.i j h k_a d lm d_n h[e_^o.p a d l q j Z f’"##)/.U j_d a*r s9;7<t;!u j hZ]^_‘a b^[a d e Y h[Y f d‘^_Z d(\u v*_ew h b b x d Z w da e^j hg Z[hZ y k h‘^_n ha d zh Y Y h‘^_n h g h^j Z z^j a^_ef e h z_dh n a b f a^_d l^j hZ]^_‘a b e o e^h g_g a l_d l{f a b_^o|c d^j_e]a]h[^j hY f d z a g h d^a b ^j h Z[o_e][h e h d^h z.^j h g a_d\u v^h e^_d l_d e^[f g h d^e j Z g h a d za y[Z a za^][h e h d^a[h_d^[Z z f‘h z_dZ f[‘Z f d^[oa d zY Z[h_l d._d‘b f z_d l^j h_[g a^j h g a^_‘a b g Z z h b.g h a e f[_d l][_d‘_]b h.y a e_‘e^[f‘^f[ha d zg a_d ]h[Y Z[g a d‘h|u j h z h n h b Z]g h d^^[h d z e Z Y\u v^h e^_d l_d e^[f g h d^a[h a b e Z[h][h e h d^h ze]h‘_a b b o| }8~!A7>9!\u v2^h e^_d l_d e^[f g h d^2][h e h d^e^a^f e2z h n h b Z]g h d^^[h d z"引言光学系统成像质量的评价.一直是应用光学领域中众所瞩目的问题1所谓成像质量.主要是像与物之间在不考虑放大率情况下的强度和色度的空间分布的一致性1为了能准确评价光学系统的成像质量.人们研究了许多种检验方法.如!几何像差检验0鉴别率检验0星点检验1但这些检验方法都各有自己的适用范围和局限性1近代光学理论的发展.证明了光学系统可以有效地看作一个空间频率的滤波器.而它的成像特性和像质评价则可以用物像之间的频谱之比来表示.这个对比特性就是所谓的光学传递函数1用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是前面方法的发展1它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1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1因此光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像质量比较客观0有效的方法1 万方数据-收稿日期!)##’S#+S)$作者简介!樊翔("#//S*.男.江西南昌人.硕士生.主要从事光学测量仪器方面的研发1!数学模型"#$从测量原理上可分为%扫描法&自相关法&互相关法&频谱分析法等’目前大多数"#$测试仪都采用了数字傅里叶分析法(其数学模型为)*(+,%-./01(2345676567689/0:(;3<=>)7?+@0:1A ;23,B :B ;0*3式中:(;为参考像面的坐标(1&2分别是沿:(;方向上的空间频率’89/是点扩散函数’二维-./的计算都比较困难’因此常在一个确定的方位角C下测量’因为空间频率展开的方位角C 确定以后(在这个方向上的-./可以用一维函数表示’一般令C4D (则0*3式可写成%-./01345676E 9/0:3<=>07?+@1:3B :4F./013<=>)7?8./013,0+3其中E 9/0:34567689/0:(;3B ;0G 3式中E 9/为线扩展函数(F./为调制传递函数(8./为相位传递函数(89/为点扩展函数’0+3式表明在非相干照明条件下(-./为E 9/的傅里叶变化’将0+3数字化(则可得到%-./0134H :I J7*K 4D E 9/0:K 3<=>07+@?:K 30L 3式中H :为采样间隔’M 发展现状M N O 国外方面德国"P Q 公司生产的R S T U <S V 系列的全能透镜测量仪(使用了W W X 光电转换器件(可以进行Y#$&焦距&截距及星点的测量’其测量过程是与计算机上高分辨力图像处理系统联合进行的(排除了操作人员的主观误差(并可以对测量数据快速记录和处理’其Y#$精度达到ZDN D +(重复性为ZD N D *(空间频率范围为D [*D D D U \]](最大离轴角为ZL ^_’如图*所示%图*R S T U <S V全能透镜测量仪另外("Q P 公司还生产了另一种视频Y#$测量仪‘‘a b c T b S d’它可以用于有限远\有限远及无限远\有限远的光路测量’这种自动测量形式使之非常适合于在生产中对透镜进行*D D e 的测量(以及来件和最终检验’它的Y#$测量是从刃形图像得出的(包括径向和切向’刃形图像由样品和一个微物镜在W W X 芯片上成像’评价系统包括一个图像采集卡和图像处理软件(它们可以对视频信号进行数字化处理和分析’Y#$精度达到ZD N D +(重复性为ZD N D *(空间频率范围为D [*D D D U \]](最大离轴角为ZL ^_(如图+f g L f 第^期樊翔等%光学传递函数测试仪的现状和发展趋势 万方数据所示!图"#$%&$’(视频)*+测量仪美国,-(&./0公司生产的(12,-(&./0,-*20(*)*20(&’3450(26使用于多种透镜的测量7其软件和硬件的性能都非常出色7可以测量)*+89*+8:4+894+8;4+及像散<德国*=>,9*>?公司生产的传递函数测试仪)*+@*20(4($(&/’0可以测量)*+89*+8有效焦距8曲率8畸变8相对透射8渐晕8像散8和简谐畸变<其主要技术参数为!)*+精度达到A BC B "7重复性为AB C BD 7空间频率范围为B E"B B B F G 667最大离轴角为AH B I <J C K 国内方面武汉测绘科技大学光电学院的刘明华等人研制开发了以?L 为接收器的新型,*+测试系统<该系统以精密的刀口为目标物7在物方作高精度扫描7直接以??L 器件作为光电变换器件7并兼作采样狭缝7对刀口扩展函数进行高精度8高分辨力的自动扫描采样7同时配以微机技术7以数字傅里叶分析法测得光学系统的,*+<该系统测量)*+的不重复性优于ABC B "7确定度优于AB C B M N M O <上海第二工业大学的赵燕玉等人研制的,*+测量系统<使用扫描法进行测量7以狭缝作为目标物7以?L 作为接收器件7对接收到的狭缝经物镜所成的像PP 线扩展函数进行采样7并用离散傅里叶变换得到了,*+<该系统的精度为B C B M 7重复性为B C B "7在"分钟内测出物镜的D B 种空间频率的)*+值N Q O <西安应用光学研究所的杨红等人设计的大口径可见光到红外波段,*+测试仪<该仪器的主要特点是!大口径8宽光谱8宽量限8准确度高8功能齐全R 可测量照相系统的,*+7并兼有测量焦距8放大率和光谱透射比等参数S 8自动化程度高8性能稳定<它采用组件式组合7各组件可安放或固定在光学平台上7与被测系统组成不同的共轭方式的光路<,*+G )*+的测量都在计算机控制下进行<它测量不确定度为!可见光至红外波段!轴上B C B M 8轴外B C B T U 红外波段!轴上B C B Q 7轴外B C B H <重复性!B C B D 7空间频率范围为B EM B B F G 667视场角AM B I N T O <浙江大学的林逸群等人在V B 年代初设计了一种,*+测试仪<该仪器以星孔为目标物7经计算机控制的W 刀口X 切割由被测物镜所形成的星点像而获得刃边扩展函数R ;4+S 7通过计算机对其进行微分得到一维:4+7再对:4+进行离散傅里叶变换而获得表征被测物镜成像质量的)*+和9*+<该仪器在B EM B B F G 66范围内的测试精度YABC B "和重复性YAB C BD N H O <随着集成电路技术的飞速发展7出现了集成度高7几何尺寸精确7光敏元小7灵敏度高的?L 和),4成像器件来代替传统的光电装置R 如光电倍增管S 7再加上计算机技术的不断发展7所以上述,*+测试仪中基本上都使用数字傅里叶分析法7且光电转换器件大多是?L R 电荷耦合器件S 7这是因为??L 既有光电转换功能7又具有信号电荷的存储8转移和读出功能<它能把一幅空间域分布的图像7变换为一列按时间域离散分布的电信号<并且有灵敏度高8光谱响应宽8动态范围大8像元尺寸小8几何精度高8抗振动和潮湿及成本低的特点<由于?L 图像传感器是以时间积分方式工作的7光积分时间可以在很宽的范围内调节7所以输出信号易于与计算机连接7进行数字化处理<Z 发展趋势目前研制,*+G )*+仪器的理论基础已经相当成熟了<主要的设计重点都放在了如何更好的与日益发展的计算机技术的结合7并结合不断发展的光电转换传感器件和图像采集器件7以及相应的图像处理技[B T [光学仪器第"T 卷万方数据术!使得测量的图像数据更完整地被处理分析!更准确迅速地显示出来"以及如何使装置更加精巧"测量范围更加广泛!达到更高的精度#$%&图像处理方面由于要对图像进行处理!所以性能良好的计算机以及相应的图像处理对获得良好的结果非常重要#其中处理图像的算法尤为关键!一种良好的算法不仅可以高效地处理图像!而且可以减少系统的误差!直接提高仪器的精度!因此选择和设计一种好的图像算法是未来’()测试仪开发的一个重要方面#此外不断得到改进的计算机编程语言*现在常使用的是+,-./0123-+455等6会大大减少图像处理的时间!改善用户使用界面#$%7光电转换器件方面由于44.制作比较复杂!工艺要求严格!且与一般集成电路工艺不兼容!成本比较高!随着48’9集成电路工艺的不断进步和完善!采用亚微米和深亚微米48’9集成电路工艺制造的48’9图像传感器芯片获得了迅速的发展和广泛应用#它与44.相比较的主要优点在于*:6集成度高!可将图像传感器阵列-驱动和控制电路-信号处理电路-;<.转换电路-全数字接口电路等集成在一起!可实现单芯片成像系统#*=6工作电压低!功耗小!仅为44.的十分之一#*>648’9与44.的图像数据扫描方法有很大的差别#举个例子!如果分辨力为>??万像素!那么44.传感器可连续扫描>??万个电荷!扫描的方法非常简单!并且只有在最后一个数据扫描完成之后!才能将信号放大#48’9传感器的每个像素都有一个将电荷转化为电子信号的放大器#因此!48’9传感器可以在每个像素基础上进行信号放大!采用这种方法可节省任何无效的传输操作!所以只需少量能量消耗就可以进行快速数据扫描!同时噪音也有所降低#*@644.图像传感器图像信息不能随机读取!而这种随机读取对很多应用是不可少的"48’9图像传感器可对局部像素图像编程随机访问#*A 644.电荷耦合器件采用B C 结或D 氧化硅隔层隔离噪声"48’9通过采用新工艺和改善相关双采样电路!独有的传感器技术能有效降低固定模式噪声*)B C 6!减小暗电流#*E 6体积小-成本低*约为44.的二十分之一6-像素缺陷率低*约为44.的二十分之一6-宽光谱灵敏度-使用方便#*F 644.图像传感器对红外特别敏感!所以对光源要求就比较高!当以白光作光源时误差就比较大!而48’9图像传感器则没有这一限制!这一点可以使实验更加方便地进行G F H I J #当然48’9也存在很多不足之处#比如K 量子效率*L M N O P Q R O S /T T 3U 3/Q U V 6-电荷收集效率*44MU 2P W X /U Y 00/U R 3Y Q/T T 3U 3/Q U V 6-分辨力-动态范围-图像质量方面不及44.G :?J !特别在弱光响应时!性能较差#综合考虑所有因素!且对于采用扫描方法进行’()测试的仪器来说!使用光电转换器件主要是为了采集目标物所成像的光强分布!即得到*@6式中的Z 9)!故使用48’9可以得到更好的性价比#目前48’9图像传感器主要朝着高分辨力-高灵敏度-大动态范围-微型化-数字化和多功能化的方向发展!因此通过提高48’9制造工艺!在今后的’()测试仪的开发中!会越来越多地使用48’9图像传感器进行目标物图像的接收#$%[仪器功能方面未来的’()测试仪中不仅仅具有传统测试仪的一些功能*测量某些视场8()!B ()6!而且应该可以测试各个视场的数据!同时还应具有测量其他光学系统参数的能力#如K 焦距-曲率-畸变等#使得’()测试仪成为一台全功能的测量仪器!这样在市场竞争中才会有优势!这一点国内仪器与国外仪器的差距较大!这也是应该不断改进的地方#$%$应用领域方面由于现在小透镜的应用日益广泛!如K 可视电话镜头!手机中的摄像机镜头等!所以工厂在线-快速测量这些镜头性能的需求必定日益广泛!因此对用于这方面的’()测试仪开发会不断被重视!此类仪器功能应该是比较具体的*只检测某一方面的性能6!可以快速测量得到数据#目前正在开发的’()测试仪就是应用于工厂的在线测量!采用了’S Q 3+3\3Y Q 公司的’+F@:?单芯片48’9黑白图像传感器!在单个芯片上高度集成了黑白模拟摄像机的全部功能!可以输出B ;Z <C (94全电视信号和9]视频!而且它体积小!工作电压低*A +6-功耗低-成本低#同时为了进行全视场测量!根^:A ^第A 期樊翔等K 光学传递函数测试仪的现状和发展趋势 万方数据据计算!使用"个#$%&’此外为了使计算机能分别处理不同#$%&传来的图像信息!采用一块控制电路对各个#$%&信号进行选通!实现每一时刻只有一路#$%&传输出信号给图像采集卡!使计算机能够分别处理不同视场的信息’(结束语光学传递函数目前在像质评价方面已经占有了主导地位!并且已经广泛地应用到控制光学设计过程和光学系统检验之中’相信随着各种技术的发展!光学传递函数测量仪会更加准确)全面!为相关领域的研究带来极大的方便’*参考文献+,-麦伟麟.光学传递函数及其数理基础+/-.北京0国防工业出版社!,"1".+2-庄松林!钱振邦.光学传递函数+/-.北京0机械工业出版社!,"3,.+4-刘明华!何平安!余模智.一种以##5为接收器的新型%67测试系统+/-.仪器仪表学报!,""1!,389:092";942.+<-赵燕玉!李正民!严忠军!林逸群.用##5测量光学系统%67的研究+/-.仪器仪表学报!,""2!,482:0,<4;,<9.+=-杨红.大口径可见光到红外波段光学传递函数测试仪的标定+/-.光学技术!2>>,8,:031;"<.+9-林逸群!李正民!包正康.一种新型的%67测试仪+/-.仪器仪表学报!,"">!,,8,:0";,<.+1-张文选!范红.#$%&图像传感器介绍+/-.长春光学精密机械学院学报!2>>2!2=8,:099;93.+3-程开富.#$%&图像传感器及应用+/-.半导体光电!2>>>!2,8增刊:02=;23.+"-宋勇!郝群!王涌天!王占和.#$%&图像传感器与##5的比较及发展现状+/-.仪器仪表学报!2>>,!2,8增刊:0431;43".+,>-/?@A B /.C D EF G ?H B I A G 0J K @L M A @A H F ?G N@A F ?M K E O P A B A @O J K H P D J F K G B Q A G B D B J R ?G S A T J K D L M A PP A Q O J A B +/-.%L F U H SVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV WWWWWW W W W W W W X X XX !<,89:0,2>4;,2,=.消息远紫外线太空望远镜韩国第一架远紫外线太空望远镜YY Z 远紫外线光谱分析仪87[$&:\已开发成功’这架望远镜作为韩国科学探测,号卫星塔载的主科研设备!于"月29日在俄罗斯普列谢茨克航天发射场发射升空!被送入远地点为9">]@的椭园形观测轨道上’7[$&是韩国天文研究院)韩国科学技术院同美国国家航空航天局)加利福尼亚大学伯克利分校从,""3年开始合作研制的!大部分采用了韩国技术’7[$&上天后!将争取用两年左右的时间绘制全球首张Z 远紫外线宇宙全图\’韩国天文研究院负责人表示!Z 宇宙全图\的成功绘制将有助于解开2,世纪困扰天文学家的一道难题!揭示银河系内部高温气体星云的结构)分布以及物理性质!进而在银河系的演变的研究中起到重要作用’韩国科学技术部,""3年选定7[$&项目作为韩国第一颗科学研究卫星塔载的主试验设备’2>>,年!开发人员完成了认证模型’目前!韩美两国的天文学家将组成联合工作小组!共同完成主要的观测任务并分析观测资料’8摘自^科技日报_:‘2=‘光学仪器第2=卷 万方数据光学传递函数测试仪的现状和发展趋势作者：樊翔， 倪旭翔作者单位：浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心,浙江,杭州,310027刊名：光学仪器英文刊名：OPTICAL INSTRUMENTS年，卷(期)：2003，25(5)被引用次数：6次1.麦伟麟光学传递函数及其数理基础 19792.庄松林.钱振邦光学传递函数 19813.刘明华.何平安.余模智一种以CCD为接收器的新型OTF测试系统 1997(06)4.赵燕玉.李正民.严忠军.林逸群用CCD测量光学系统OTF的研究 1992(02)5.杨红大口径可见光到红外波段光学传递函数测试仪的标定[期刊论文]-光学技术 2001(01)6.林逸群.李正民.包正康一种新型的OTF测试仪 1990(01)7.张文.范红CMOS 图像传感器介绍[期刊论文]-长春光学精密机械学院学报 2002(01)8.程开富CMOS图像传感器及应用[期刊论文]-半导体光电 2000(ZK)9.宋勇.郝群.王涌天.王占和CMOS图像传感器与CCD的比较及发展现状[期刊论文]-仪器仪表学报 2001(z3)10.James J Lux transfer:complementary metal oxide semiconductors versus charge-coupled devices1.学位论文黄震基于数字傅立叶分析法的MTF测试研究2007光学传递函数是目前评价光学系统成像质量最客观、最有效的方法之一，广泛地应用于光学系统设计的过程控制和光学成像系统的像质评价与检测中。