2-4 GCS-CH-II 连续空间频率传递函数测量实验

2-3 GCS-CH-I 数字式光学传递函数的测量和像质评价实验

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2-5 GCS-XW 激光偏振综合实验

光学成像系统是一种基本的信息传递和处理系统,研究光学系统的成像过程和成像质量评价,是现代光学信息处理领域的重要内容。基于频谱分析方法和线性系统理论的光学传递函数(optical transfer function, 简称OTF),表征光学系统对不同空间频率的目标的传递性能,被公认为目前评价光学系统成像质量比较客观、有效的方法,广泛应用于光学设计过程和光学系统的检验本实验对连续空间频率的传递函数进行测量,是实用光学传递函数仪的简化模型。


 

知识点:

衍射受限系统、空间频率、截止频率、线扩散函数(LSF)、快速傅里叶变换、光学传递函数(OTF

涉及课程:

几何光学、工程光学、信息光学、应用光学、光学设计等

实验内容:

狭缝成像光路搭建与清晰像获取

应用线扩散函数算法测量已知成像系统传递函数

不同波长传递函数测量与最终像质评价

实验原理:

本实验用狭缝作为目标物,对光学系统的弥散像进行测量,通过快速傅里叶变换算出连续空间频率下的光学传递函数,用来评价待测光学镜头的成像质量。并对镜头离焦,观察传递函数的变化。实验原理清晰,装置简洁,结果准确直观,接近实际应用。本实验注重学生对实验原理的理解,同时培养学生利用相关数学知识解决实际问题的能力,可作为相关专业学生的研究型实验。

以狭缝作为一维d函数,由待测透镜对其成像,即狭缝光强的线扩散函数(LSF)。使用显微物镜将LSF放大,通过CCD送入计算机中并进行快速傅里叶变换,LSF转换成它连续空间频率下的谱函数曲线,调制传递函数(MTF),简称传递函数。

实验效果图:




 

光强的线扩散函数图

 

线扩散函数三维图

 

线扩散函数二维图


 

传递函数图

技术指标

系统光源:红、绿、蓝三色LED光源,功耗>1W,亮度可调;

系统稳定性:5%;

测量空间频率范围:0100lp/mm

狭缝:玻璃镀铬,狭缝宽20um,直径25.4mm,厚度2mm,精度±0.1μm,OD3+@400700nm

图像传感器:黑白CMOS,靶面尺寸1/1.8″,灵敏度1.6v@550nm/Lux/s,帧率15/秒,分辨率1280*1024USB2.0

测量软件:图像读取模块,线扩散函数计算模块,MTF计算模块,结果报告模块;

精密光学导轨:800mm(长)×100mm(宽)可搭载GCM系列精密光机调整部件;

精密机械调整架:角度精度±4′,分辨率0.005mm,调节机构保证等双轴等高,横向偏差1′,纵向偏差1′;

光学元件: BK7 A级精密退火材料,焦距±2%,直径-0.2mm,中心偏差3′,光圈1-5;局部误差0.2-0.5,面粗糙度60/40Scratch/Dig),MgF2单层增透膜,有效孔径90%

设备成套性:

LED单色光源、准直镜、狭缝、数字摄像机、共轭成像镜组、实验专用软件

必备设备:

    电脑(可笔记本)

选配清单:

光学平台、光学清洁箱、实验设备展板

建议课时:

    3课时



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