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反映光學(xué)系統(tǒng)能分辨物體細(xì)節(jié)的能力:分辨率

2011-02-11

                                              反映光學(xué)系統(tǒng)能分辨物體細(xì)節(jié)的能力:分辨率

      分辨率是反映光學(xué)系統(tǒng)能分辨物體細(xì)節(jié)的能力，它是光學(xué)系統(tǒng)一個(gè)很重要的性能，因此也可以用分辨率來(lái)作為光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

      瑞利指出“能分辨的二個(gè)等亮度點(diǎn)間的距離對(duì)應(yīng)艾里斑的半徑”，即一個(gè)亮點(diǎn)的衍射圖案中心與另一個(gè)亮點(diǎn)的衍射圖案的第一暗環(huán)重合時(shí)，這二個(gè)亮點(diǎn)則能被分辨。這時(shí)在二個(gè)衍射圖案光強(qiáng)分布的迭加曲線中有二個(gè)極大值和一個(gè)極小值，其極大值與極小值之比為1:0.735，這與光能接收器（如眼睛或照相底板）能分辨的亮度差別相當(dāng)。若二亮點(diǎn)更靠近時(shí)，則光能接收器就不能再分辨出它們是分離開(kāi)的二點(diǎn)了。

      根據(jù)衍射理論，無(wú)限遠(yuǎn)物體被理想光學(xué)系統(tǒng)形成的衍射圖案中，第一暗環(huán)半徑對(duì)出射光瞳中心的張角為

式中為光學(xué)系統(tǒng)的小分辨角，為出瞳直徑。對(duì)的單色光，以（″）來(lái) 表示小分辨角時(shí)，有

是計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)理論分辨率的基本公式，對(duì)不同類(lèi)型的光學(xué)系統(tǒng)可推導(dǎo)出不同的表達(dá)形式。

      分辨率作為光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法并不是一種完善的方法，這是因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)的分辨率與其像差大小直接有關(guān)，即像差可降低光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。但在小像差光學(xué)系統(tǒng)（例如望遠(yuǎn)系統(tǒng)）中，實(shí)際分辨率幾乎只與系統(tǒng)的相對(duì)孔徑（即衍射現(xiàn)像）有關(guān)，受像差的影響很小。而在大像差光學(xué)系統(tǒng)（例如照相物鏡）中，分辨率是與 系統(tǒng)的像差有關(guān)的，以分辨率作為系統(tǒng)的成像質(zhì)量指標(biāo)，這是常用的方法。但由于用于分辨率檢測(cè)的鑒別率板為黑白相間的條紋，這與實(shí)際物體的亮度背景有著很大的差別；此外，對(duì)同一光學(xué)系統(tǒng)，使用同一塊鑒別率板來(lái)檢測(cè)其分辨率，由于照明條件和接收器的不同，其檢測(cè)結(jié)果也是不相同的。對(duì)照相物鏡等作分辨率檢測(cè)時(shí)， 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“偽分辨現(xiàn)像”，即分辨率在鑒別率板的某一組條紋時(shí)已不能分辨，但對(duì)更密一組的條紋反而可以分辨，這是因?yàn)閷?duì)比度反轉(zhuǎn)而造成的。因此用分辨率來(lái) 評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量也不是一種嚴(yán)格而可靠的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法，但由于其指標(biāo)單一，且便于測(cè)量，在光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。