рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Качество изображения. Критерии качества

Качество изображения. Критерии качества - раздел Связь, Дифракционная теория формирования оптического изображения Даже Система, Практически Свободная От Аберраций, Не Может Дать Изображение Т...

Даже система, практически свободная от аберраций, не может дать изображение точечного источника в виде точки. Причем изображение тем сильнее будет отличаться от точечного, чем меньше относительное отверстие оптической системы. Причина этого – дифракция на входном зрачке, из-за которой точка изобразится в виде пятна.

 

Освещенность в точке B’ определяется по формуле

 


где а - амплитуда колебаний, D¢ -диаметр выходного зрачка, I1 – функция Бесселя 1-го порядка. Величина х1 = 2pn’s’r’/l выражает радиус пятна в безразмерных величинах. Произведение n’s’r’– инвариант Лангража-Геймгольца. Освещенность E’0 в точке A’ :

 
 

Относительная освещенность:

 

 
 

График этой функции имеет следующий вид:

 

Этот график получен на основании расчетов Эри. Дифракционное пятно состоит из центрального кружка, называемого кружком Эри, и из ряда колец, разделенных темными промежутками. Большая часть энергии (до 80%) сосредоточена в кружке Эри. Диаметр кружка Эри d=1,22l/А¢0 , где А¢0 – апертура осевого пучка. В пространстве предметов кружку Эри соответствует величина y=lх1 /(pD), где D – диаметр входного зрачка.

Если две светящиеся точки, изображаемые оптической системой, расположены близко друг к другу, то дифракционные картины, соответствующие им, частично налагаются одна на другую. Если оптическая система дает возможность различить изображение двух точек раздельно, считают, что система обладает достаточной разрешающей силой. Существуют несколько критериев оценки разрешающей силы оптической системы.

Самый распространенный – критерий Релея. В соответствии с этим критерием изображения двух точек будут различаться раздельно, если расстояние между центрами дифракционных пятен равно радиусу центрального пятна. Величина х1 в этом случае равно 3,8317.

 

Впадина “e” – провал в распределении интенсивности в изображении двух близких точек- составляет 22,5% от величины амплитуды “а”. Предел разрешения в пространстве предметов y= 1,22 l /D, при l=550 нм y=140² /D.

Однако тренированный глаз наблюдателя способен различить и меньшее расстояние. По астрономическому критерию впадина “e” составляет 5% от величины амплитуды “а”, а предел разрешения составляет y=120² /D.

При использовании фотоэлектрических приемников применяют абсолютный критерий – х1 =3,0, e=0, т.е. падение освещенности исчезает, предел разрешения составляет y=108² /D.

При наличии небольшой сферической аберрации дифракционная картина меняется. Часть энергии из кружка Эри переходит в кольца, центральный максимум понижается, а падение освещенности в минимуме не доходит до нуля. При большой сферической аберрации освещенность по площади выравнивается, а иногда даже наблюдается падение освещенности в центре.

Для оценки качества изображения систем, передающих объекты сложной структуры, применяют критерий Фуко. Разрешающая способность определяется как максимальная пространственная частота периодического тест-объекта, состоящего из черно-белых штрихов (миры Фуко), в изображении которого еще различимы штрихи. Разрешающую способность определяют для миры единичного (абсолютного) контраста по графику ЧКХ оптической системы для заданного контраста (обычно для контраста к¢ =0,2).

 

 

Для оценки влияния аберраций на качество системы используют критерий Штреля: если Е¢0 – освещенность в центре кружка Эри при отсутствии сферической аберрации, то отношение m освещенности в точке В¢ Е¢ к Е¢0 называется определительной яркостью или числом Штреля. Эта величина служит критерием резкости изображения: при m ³75% изображение не отличается от изображения, даваемого безаберрационной системой; уменьшение до 60% вызывает ухудшение резкости, обычно считаемое допустимым.

Для оценки качества близкого к дифракционному пределу используют также допуска по Рэлею и по Морешалю.

Рэлеевский допуск на остаточные аберрации: ÷ W÷ < l/4.

Критерий Морешаля:

W2 скв £ l2 /196, W скв £ l/14.

При выполнении условия, что среднеквадратичное отклонение волнового фронта относительно оптимальной сферы не превышает l/14, волновая аберрация понижает освещенность в центре дифракционного пятна на 20%, что почти не влияет на качество.

Существуют два фактора, которые влияют на структуру и качество изображения в оптической системе: дифракция и аберрации. Если аберрации малы и преобладает дифракция, то такие системы называют дифракционно-ограниченными.Если аберрации велики и дифракция теряется на их фоне, системы называют геометрически-ограниченными.

При наличии аберраций ОПФ оптической системы становится меньше, чем ОПФ безаберрационной системы. На графике ЧКХ видно, как аберрации влияют на форму кривой контраста. По оси абсцисс отложены канонические или приведенные частоты w = - nl/А¢, где А¢ - задняя апертура.

Идеальной оптической системе соответствует прямая, параллельная оси абсцисс, кривые ЧКХ в присутствии аберраций могут иметь сложную форму, но никогда не превышают кривую безаберрационной ЧКХ.

Дифракционно-ограниченные оптические системы имеют рабочий интервал канонических (приведенных) частот, превышающий половину от предельной, т.е. w>1. Качество изображения в таких системах непосредственно зависит от отношения апертуры к длине волны. Остаточные аберрации таких систем должны оцениваться по критерию Релея и допускам Релея и Марешаля.

Рабочий интервал частот w геометрически ограниченных систем не превосходит 0,5. Степень коррекции таких систем оценивается поперечными аберрациями.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Дифракционная теория формирования оптического изображения

Современные оптические системы представляют собой сложные комплексы в которых сигнал несущий информацию об исследуемом предмете проходит сложную... Математическое описание ФРТ представляет собой распределение освещенности в...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Качество изображения. Критерии качества

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Зрачковая функция оптической системы
Рассмотренный выше математический аппарат определения ОПФ применим к линейным изопланатическим системам и не позволяет учесть аберрации системы вне изопланатической зоны, а также не учитывает пропу

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги