应用光学第八章

1、第八章第八章 光学系统成像质量评价光学系统成像质量评价81 概概 述述本章主要解决三个问题：本章主要解决三个问题：1、什么是像差？如何评价系统的成像质量？、什么是像差？如何评价系统的成像质量？2、几何像差的定义、几何像差的定义3 、理想光学系统的分辨率、理想光学系统的分辨率81 概概 述述一、对系统成像性能的要求：一、对系统成像性能的要求：1、光学特性、光学特性 包括焦距，物距，像距，放大率，入瞳位置，入瞳距离等；包括焦距，物距，像距，放大率，入瞳位置，入瞳距离等； 解决这些问题：利用前面所学应用光学的知识解决这些问题：利用前面所学应用光学的知识2、成像质量、成像质量 足够清晰，物像相似，变形

2、要小足够清晰，物像相似，变形要小 解决这些问题：利用光学设计的知识解决这些问题：利用光学设计的知识二、成像质量评价的方法二、成像质量评价的方法1、光学系统实际制造完成后对其进行实际测量、光学系统实际制造完成后对其进行实际测量1分辨率检验：分辨率检验： 分辨率：光学系统成像时所能分辨的最小间隔分辨率：光学系统成像时所能分辨的最小间隔 空间频率：空间频率：的倒数的倒数 ，单位：，单位：lp/mm星点检验星点检验 一个物点通过光学系统成像后，根据弥散斑的大小和能一个物点通过光学系统成像后，根据弥散斑的大小和能量分布的情况，可以评判系统的成像质量量分布的情况，可以评判系统的成像质量分辨率检验时所采用的

3、图案：分辨率检验时所采用的图案：分辨率检验时所采用的图案：分辨率检验时所采用的图案：星点检验星点检验衍射受限系统的夫朗和斐衍射图衍射受限系统的夫朗和斐衍射图 星点检验星点检验衍射受限系统的艾里斑的三维光强分布衍射受限系统的艾里斑的三维光强分布 星点检验星点检验衍射受限系统：子午面内的等强度线衍射受限系统：子午面内的等强度线 2、设计阶段的评价方法、设计阶段的评价方法几何光学方法：几何像差，波像差，点列图，几何光学传几何光学方法：几何像差，波像差，点列图，几何光学传 递函数递函数物理光学方法：点扩散函数，相对中心光强，物理光学传物理光学方法：点扩散函数，相对中心光强，物理光学传 递函数递函数82

4、 介质的色散和光学系统的色差介质的色散和光学系统的色差一、介质的色散一、介质的色散波长波长 速度速度 折射率折射率tvvcn 红光红光 长长 快快 小小 紫光紫光 短短 慢慢 大大 n1-n2色散色散色散色散: 介质对两种不同颜色光线（用波长介质对两种不同颜色光线（用波长 和和 表示表示)的折射率之差的折射率之差1221nn 色散色散: 某一种介质对两种不同颜色光线（用波长某一种介质对两种不同颜色光线（用波长 和和 表示表示)的的折射率之差折射率之差1221nn 中部色散中部色散: 某一种介质对某一种介质对F（486.13nm）光和）光和C光光(656.28nm)的折的折射率之差射率之差CFn

5、n 二、色差二、色差1、什么叫色差？、什么叫色差？2、色差的表示方法、色差的表示方法轴向色差：轴向色差：)11)(1(121rrnf不同颜色像点沿光轴方向的位置之差。不同颜色像点沿光轴方向的位置之差。 F红F黄F紫通常用C、F光像平面的间距表示轴向色差CFFClll垂轴色差：垂轴色差： 不同颜色像对应大小之差。不同颜色像对应大小之差。tgfy 一般也用一般也用C、F 光在同一基准像面的像高之差表示。光在同一基准像面的像高之差表示。ZCZFFCyyyF红F黄F紫红红黄黄紫紫83 轴上像点的单色像差：球差轴上像点的单色像差：球差一、球差的定义一、球差的定义 A1A 0不同孔径光线对理想像点的位置之

6、差不同孔径光线对理想像点的位置之差二、球差的表示方法二、球差的表示方法 lLLLl大口径边缘光线对距系统最后一面的距离大口径边缘光线对距系统最后一面的距离近轴（理想）像点位置近轴（理想）像点位置L符号规则：由理想像点计算到实际光线交点符号规则：由理想像点计算到实际光线交点三、存在球差时的像点形状三、存在球差时的像点形状 最小弥散圆最小弥散圆o弧矢面：过主光线和子午面垂直的平面弧矢面：过主光线和子午面垂直的平面8-4 轴外像点的单色像差轴外像点的单色像差 子午面：主光线和光轴决定的平面子午面：主光线和光轴决定的平面一一. .子午像差子午像差 子午光线对子午光线对子午光线对交点子午光线对交点子午光

7、线对交点与理想像平面不重合子午光线对交点与理想像平面不重合同样，子午光线对交点与主光线不重合同样，子午光线对交点与主光线不重合TB 子午场曲子午场曲: 子午光线对交点到理想像面的距离子午光线对交点到理想像面的距离TXTK 孔径选取：孔径选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)hm 子午彗差：子午光线对交点到主光线的距离子午彗差：子午光线对交点到主光线的距离 视场选取：视场选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)txtTTxXL 孔径选取：孔径选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)hm 细光束子午场曲：子午细光线对交点到理想像面

8、的距离细光束子午场曲：子午细光线对交点到理想像面的距离 轴外子午球差轴外子午球差 ：子午宽光束交点到细光束交点的距离：子午宽光束交点到细光束交点的距离 视场选取：视场选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)二二. .弧矢像差弧矢像差弧矢光线对弧矢光线对弧矢光线对交点弧矢光线对交点弧矢光线对交点与理想像平面不重合弧矢光线对交点与理想像平面不重合同样，弧矢光线对交点与主光线不重合同样，弧矢光线对交点与主光线不重合SB 弧矢场曲弧矢场曲: 弧矢光线对交点到理想像面的距离弧矢光线对交点到理想像面的距离SXSK 孔径选取：孔径选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0

9、.3)hm 弧矢彗差：弧矢光线对交点到主光线的距离弧矢彗差：弧矢光线对交点到主光线的距离 视场选取：视场选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)sxsSSxXL 孔径选取：孔径选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)hm 细光束弧矢场曲：弧矢细光线对交点到理想像面的距离细光束弧矢场曲：弧矢细光线对交点到理想像面的距离 轴外弧矢球差轴外弧矢球差 ：弧矢宽光束交点到细光束交点的距离：弧矢宽光束交点到细光束交点的距离 视场选取：视场选取：( 1， 0.85, 0.7071, 0.5, 0.3)正弦差：彗差与像高的比值正弦差：彗差与像高的比值SCKyySli

10、m0 xxxtstsyyyzzo11sin .1sinzzU ullSCU uLl2stxxx像散：像散：畸变：成像光束的主光线的实际像高和理想像高之差畸变：成像光束的主光线的实际像高和理想像高之差平均场曲：平均场曲： 像点形状及特性像点形状及特性 最小弥散圆最小弥散圆像差形状及特性像差形状及特性二二.彗差彗差 弧矢彗差大约等于子午彗差弧矢彗差大约等于子午彗差 的三分之一的三分之一 光学系统有彗差时像点的光学系统有彗差时像点的 形状如彗星形状如彗星三三.像散像散像差形状及特性像差形状及特性子午焦线子午焦线 弧矢焦线弧矢焦线在子午焦线处，得到水平焦线在子午焦线处，得到水平焦线在弧矢焦线处，得到垂

11、直焦线在弧矢焦线处，得到垂直焦线在两焦线之间，为椭圆在两焦线之间，为椭圆四四.场曲场曲 若存在场曲，像面不是平面，是一个曲面若存在场曲，像面不是平面，是一个曲面五五.畸变畸变 像的大小和理想想高不等像的大小和理想想高不等 畸变不影响像的清晰畸变不影响像的清晰 只影响像的变形只影响像的变形 如果实际像高小于理想像高：桶形畸变如果实际像高小于理想像高：桶形畸变 如果实际像高大于理想像高：鞍形畸变如果实际像高大于理想像高：鞍形畸变 畸变和视场的三次方成正比畸变和视场的三次方成正比垂轴像差垂轴像差子午垂轴像差子午垂轴像差zyyy弧矢垂轴像差弧矢垂轴像差85 几何像差的曲线表示几何像差的曲线表示系统的标

12、志数系统的标志数Fideal特性参数特性参数L，(y)，h(sinU) 结构参数结构参数 r1，d1(-lZ)，n1，na1，nb1r2，d2(-lZ)，n2，na2，nb2rNs，dNs，nNs，naNs，nbNsrNs+1，dNs+1，nNs+1，naNs+1，nbNs+1非球面系数非球面系数NO1，K1，a4.1，a6.1，a8.1，a10.1，a12.1NO2，K2，a4.2，a6.2，a8.2，a10.2，a12.2NONas，KNas，a4.Nas，a6.Nas，a8.Nas，a10.Nas，a12.Nas其它附加数据其它附加数据举例：计算如图所示系统的像差举例：计算如图所示系统的

13、像差系统光学特性为系统光学特性为L= =-18 h=10 系统的主要近轴参数为系统的主要近轴参数为f=40.111 lf=40.111 lF F=28.269 y=13.42=28.269 y=13.42 轴上点像差轴上点像差 1.0h 0.85h 0.7h 0.5h 0.3h 0.0h 1.0h 0.85h 0.7h 0.5h 0.3h 0.0h L 0.01632 -0.03319 -0.04516 -0.03377 -0.01451 0SC -0.00048 -0.00036 -0.00026 -0.00014 -0.00005 0Lg 0.08203 0.02128 0.00262 0

14、.00808 0.02416 0.03704 LC 0.05059 0.00044 -0.01213 -0.001440.01740 0.03169 LgC 0.03143 0.02084 0.01476 0.00952 0.00676 0.00535轴外细光束像差轴外细光束像差 1.01.0 0.850.85 0.70.7 0.50.5 0.30.3yyz z -0.11120 -0.11120-0.07304-0.07304-0.04409-0.04409-0.01634-0.01634-0.00363-0.00363 x xt t -0.06395 -0.06395-0.01826-0.

15、018260.000680.00068 0.006050.00605 0.003730.00373 x xs s -0.03940 -0.03940-0.05270 -0.05038 -0.03363 -0.01390-0.05270 -0.05038 -0.03363 -0.01390 x xtsts -0.02455 -0.024550.034440.03444 0.051060.05106 0.039680.03968 0.017630.01763yygCgC 0.00445 0.00445-0.00241-0.00241-0.00565-0.00565-0.00655-0.00655-

16、0.00484-0.00484 轴外宽光束像差轴外宽光束像差 1.01.0 0.850.85 0.7 0.5 0.7 0.5 0.30.3LLT1h T1h 0.394840.394840.37338 0.37338 0.314590.31459 0.198270.19827 0.089930.08993 K KT1hT1h -0.00666 -0.00857 -0.00941 -0.00666 -0.00857 -0.00941-0.00647-0.00647-0.00595-0.00595LLT7h T7h 0.110690.110690.095540.09554 0.069420.069

17、42 0.023270.02327-0.01802-0.01802 K KT7hT7h -0.01040 -0.00878 -0.01040 -0.00878-0.00712-0.00712-0.00448-0.00448-0.00278-0.00278LLS1h S1h 0.633990.63399 0.458240.45824 0.320020.32002 0.16716 0.16716 0.070410.07041 K KS1hS1h -0.03192 -0.03192-0.02101-0.02101-0.01343-0.01343-0.00601-0.00601-0.00258 -0.

18、00258 子午垂轴像差子午垂轴像差 +1.0h +1.0h +0.85h+0.85h +0.7h+0.7h +0.5h +0.5h +0.3h+0.3h0 0 -0.3h-0.3h -0.5h-0.5h -0.7h-0.7h -0.85h-0.85h -1.0h-1.0h1.0 0.070631.0 0.070630.018230.01823-0.00285-0.00285-0.00980-0.00980-0.00648-0.006480.0.0.000820.00082-0.00390-0.00390-0. 01795-0. 01795-0.03942-0.03942-0.08394-0.

19、083940.85 0.076170.85 0.076170.025180.025180.004110.00411-0.00423-0.00423-0.00308-0.003080.0.-0.000154-0.000154-0.00700-0.00700-0 .02166-0 .02166-0.04446-0.04446-0.09331-0.093310.7 0.067670.7 0.067670.022990.022990.004850.00485-0.00224-0.00224-0.00156-0.001560.0.-0.00207-0.00207-0.00663-0.00663-0. 0

20、1908-0. 01908-0.03976-0.03976-0.08650-0.086500.5 0.044790.5 0.044790.012510.012510.000650.00065-0.00252-0.00252-0.00106-0.001060.0.-0.00132-0.00132-0.00319-0.00319-0. 00961-0. 00961-0.02306-0.02306-0.05772-0.057720.3 0.017950.3 0.01795-0.00056-0.00056-0.00532-0.00532-0.00389-0.00389-0.00117-0.001170

21、.0.-0.00016-0.000160.000620.00062-0.0 0024-0.0 0024-0.00701-0.00701-0.02984-0.029840 0.004200 0.00420-0.00720-0.00720-0.00809-0.00809-0.00425-0.00425-0.00109-0.001090.0.0.001090.001090.004250.004250 .008090 .008090.007200.00720-0.00420-0.00420 弧矢垂轴像差弧矢垂轴像差 1.0 0.85 0.7 0.5 0.31.0 0.85 0.7 0.5 0.3 y

22、ys szzs s y ys szzs s y ys szzs s y ys szzs s y ys szzs s1.0h -0.03192 0.14715 -0.021011.0h -0.03192 0.14715 -0.021010.10156 -0.013430.10156 -0.013430.06814 -0.006010.06814 -0.006010.03407 -0.002580.03407 -0.002580.014500.01450 ys yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszszs0.85h -0.02228 0.07163

23、-0.014700.85h -0.02228 0.07163 -0.014700.04467 -0.009430.04467 -0.009430.02574 -0.004350.02574 -0.004350.00747 -0.001860.00747 -0.00186-0.00231-0.00231 ys yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszszs0.7h -0.01525 0.03248 -0.010110.7h -0.01525 0.03248 -0.010110.01698 -0.006530.01698 -0.006530.00679

24、 -0.003110.00679 -0.00311-0.00215 -0.00134-0.00215 -0.00134-0.00628-0.00628 ys yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszszs0.5h -0.00763 0.00675 -0.005100.5h -0.00763 0.00675 -0.005100.00070 -0.003330.00070 -0.00333-0.00257 -0.00164-0.00257 -0.00164-0.00447 -0.00072-0.00447 -0.00072-0.00456-0.0045

25、6 ys yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszs yszszs0.3h -0.00276 -0.00066 -0.001860.3h -0.00276 -0.00066 -0.00186-0.00258 -0.00122-0.00258 -0.00122-0.00317 -0.00061-0.00317 -0.00061-0.00277 -0.00027-0.00277 -0.00027- -0.001830.00183像差曲线像差曲线垂轴像差曲线垂轴像差曲线理想成像：理想成像： 球面波球面波波像差波像差实际波面和理想波实际波面和理想波面之间的光程差面之

26、间的光程差86 用波像差评价光学系统的成像质量用波像差评价光学系统的成像质量 用波像差评价光学系统的成像质量用波像差评价光学系统的成像质量 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010 -1.479-1.470-1.43610 -1.479-1.470-1.4369 -1.444-1.454-1.480-1.506-1.4999 -1.444-1.454-1.480-1.506-1.4998 -1.165-1.186-1.246-1.334-1.433-1.503-1.4798 -1.165-1.186-1.246-1.334-1.433-1.

27、503-1.4797 -0.820-0.844-0.917-1.034-1.186-1.350-1.480-1.4947 -0.820-0.844-0.917-1.034-1.186-1.350-1.480-1.4946 -0.507-0.530-0.601-0.722-0.893-1.101-1.318-1.480-1.4796 -0.507-0.530-0.601-0.722-0.893-1.101-1.318-1.480-1.4795 -0.271-0.290-0.351-0.461-0.625-0.844-1.101-1.350-1.5035 -0.271-0.290-0.351-0.

28、461-0.625-0.844-1.101-1.350-1.5034 -0.120-0.134-0.181-0.271-0.416-0.625-0.893-1.186-1.433-1.4994 -0.120-0.134-0.181-0.271-0.416-0.625-0.893-1.186-1.433-1.4993 -0.040-0.049-0.081-0.149-0.271-0.461-0.722-1.034-1.334-1.5063 -0.040-0.049-0.081-0.149-0.271-0.461-0.722-1.034-1.334-1.5062 -0.008-0.013-0.03

29、2-0.081-0.181-0.351-0.601-0.917-1.246-1.480-1.4362 -0.008-0.013-0.032-0.081-0.181-0.351-0.601-0.917-1.246-1.480-1.4361 -0.001-0.002-0.013-0.049-0.134-0.290-0.530-0.844-1.186-1.454-1.4701 -0.001-0.002-0.013-0.049-0.134-0.290-0.530-0.844-1.186-1.454-1.4700 0.000-0.001-0.008-0.040-0.120-0.271-0.507-0.8

30、20-1.165-1.444-1.4790 0.000-0.001-0.008-0.040-0.120-0.271-0.507-0.820-1.165-1.444-1.479-1 -0.001-0.002-0.013-0.049-0.134-0.290-0.530-0.844-1.186-1.454-1.470-1 -0.001-0.002-0.013-0.049-0.134-0.290-0.530-0.844-1.186-1.454-1.470-2 -0.008-0.013-0.032-0.081-0.181-0.351-0.601-0.917-1.246-1.480-1.436-2 -0.

31、008-0.013-0.032-0.081-0.181-0.351-0.601-0.917-1.246-1.480-1.436-3 -0.040-0.049-0.081-0.149-0.271-0.461-0.722-1.034-1.334-1.506-3 -0.040-0.049-0.081-0.149-0.271-0.461-0.722-1.034-1.334-1.506-4 -0.120-0.134-0.181-0.271-0.416-0.625-0.893-1.186-1.433-1.499-4 -0.120-0.134-0.181-0.271-0.416-0.625-0.893-1.

32、186-1.433-1.499-5 -0.271-0.290-0.351-0.461-0.625-0.844-1.101-1.350-1.503-5 -0.271-0.290-0.351-0.461-0.625-0.844-1.101-1.350-1.503-6 -0.507-0.530-0.601-0.722-0.893-1.101-1.318-1.480-1.479-6 -0.507-0.530-0.601-0.722-0.893-1.101-1.318-1.480-1.479-7 -0.820-0.844-0.917-1.034-1.186-1.350-1.480-1.494-7 -0.

33、820-0.844-0.917-1.034-1.186-1.350-1.480-1.494-8 -1.165-1.186-1.246-1.334-1.433-1.503-1.479-8 -1.165-1.186-1.246-1.334-1.433-1.503-1.479-9 -1.444-1.454-1.480-1.506-1.499-9 -1.444-1.454-1.480-1.506-1.499-10-1.479-1.470-1.436 -10-1.479-1.470-1.436 7 7 理想光学系统的分辨率理想光学系统的分辨率理想光学系统的分辨率：完全没有像差，成像符合理想的光学系理想光

34、学系统的分辨率：完全没有像差，成像符合理想的光学系统所能分辨的最小间隔统所能分辨的最小间隔通常把衍射光斑中央亮斑作为物点通过理想光学系统的衍射像。通常把衍射光斑中央亮斑作为物点通过理想光学系统的衍射像。maxsin22. 12UnR中央亮斑直径中央亮斑直径由于衍射像有一定大小，如果两个像点之间距离太短，就无法分辨由于衍射像有一定大小，如果两个像点之间距离太短，就无法分辨两个像点，我们把两个衍射像点之间所能分辨的最小间隔称为两个像点，我们把两个衍射像点之间所能分辨的最小间隔称为理想理想光学系统的衍射分辨率。光学系统的衍射分辨率。由于衍射像有一定大小，如果两个像点之间距离太短，就无法分辨由于衍射像

35、有一定大小，如果两个像点之间距离太短，就无法分辨两个像点，我们把两个衍射像点之间所能分辨的最小间隔称为两个像点，我们把两个衍射像点之间所能分辨的最小间隔称为理想理想光学系统的衍射分辨率。光学系统的衍射分辨率。瑞利判据：两像点间能够分辨的最短距离约等于中央亮斑半径瑞利判据：两像点间能够分辨的最短距离约等于中央亮斑半径maxsinUn0.61R 理想光学系统衍射分辨率公式理想光学系统衍射分辨率公式minmaxminmaxEEEEK对比度：对比度：瑞利判据瑞利判据道斯判据道斯判据斯派罗判据斯派罗判据88 各类光学系统分辨率的表示方法各类光学系统分辨率的表示方法一、望远镜分辨率一、望远镜分辨率用能分辨

36、开的两物点对物镜张角用能分辨开的两物点对物镜张角 表示表示DDnmfDUnfffUnRyftgy014020600000555. 022. 1,555D1.222sin, 1, sin61. 0maxmax 若取则有同时若由理想像高公式，望远镜分辨率测量望远镜分辨率测量二、照相系统分辨率二、照相系统分辨率用像平面上每毫米能分辨开的线对数用像平面上每毫米能分辨开的线对数N表示表示maxmaxsin20.61nsinU1.22nD1,F,R1.221R1.22555,1500(/)DUfRfRfnFDFNFnmNlp mmF照相物镜可以近似认为对无限远物体成像，代入则有若并设为光圈数，则有线对数为

37、 的倒数，取照相系统分辨率测量照相系统分辨率测量三、显微镜分辨率三、显微镜分辨率用物平面上刚能分辨开的两个物体间的最短距离用物平面上刚能分辨开的两个物体间的最短距离 表示表示max 0.61,sinnsinU0.610.61nu,yRnuyn uRUUNANAnu理想分辨率公式是显微镜物镜像平面上刚被分开的两个像点之间的最短距离，根据理想成像物像空间不变式代入并用代替则有数值孔径。望远镜的有效放大率：望远镜的有效放大率：望远镜衍射分辨率望远镜衍射分辨率D014 望远镜视角分辨率望远镜视角分辨率606060tgtg 或60140DD,2.3DD 效若 刚好等于衍射分辨率,则有此时3 . 2DDD

38、 效效D=2.3时对应的视放大率称为有效放大率时对应的视放大率称为有效放大率用。用。没有充分发挥仪器的作没有充分发挥仪器的作辨率，辨率，衍射分辨率大于视角分衍射分辨率大于视角分则则2.3,2.3,2.若D2.若D体细节。体细节。，并不能看清更多的物，并不能看清更多的物但由于衍射分辨率不够但由于衍射分辨率不够辨率，辨率，视角分辨率大于衍射分视角分辨率大于衍射分则则2.3,2.3,1.若D1.若D效，效，效，效， 89 光学传递函数光学传递函数一、概述一、概述l对光学系统使用者来说，希望提高系统的分辨率，因此通常提对光学系统使用者来说，希望提高系统的分辨率，因此通常提出分辨率的指标出分辨率的指标l

39、对于光学系统设计者来说，设计阶段无法计算出系统预期能达对于光学系统设计者来说，设计阶段无法计算出系统预期能达到的分辨率，只能计算出几何像差或波像差，像差越小，系统预到的分辨率，只能计算出几何像差或波像差，像差越小，系统预期分辨率越高；但它们之间没有简单的数量关系，只能靠试制样期分辨率越高；但它们之间没有简单的数量关系，只能靠试制样品并测量得出分辨率。因此需要靠设计试制测试反复多次才品并测量得出分辨率。因此需要靠设计试制测试反复多次才能达到要求。能达到要求。l即便分辨率满足要求，也不能充分反映系统的成像质量，它反即便分辨率满足要求，也不能充分反映系统的成像质量，它反映的仅仅是系统能分辨的极限空间

40、频率，并不能反映在可分辨的映的仅仅是系统能分辨的极限空间频率，并不能反映在可分辨的空间频率范围内所有频率的物像之间对比度和位相的变化。空间频率范围内所有频率的物像之间对比度和位相的变化。l光学传递函数是目前公认的最能充分反映系统实际成像质量光学传递函数是目前公认的最能充分反映系统实际成像质量的评价指标的评价指标l能够全面、定量反映光学系统的衍射和像差所引起的综合效能够全面、定量反映光学系统的衍射和像差所引起的综合效应，并且可以根据光学系统的结构参数直接计算出来应，并且可以根据光学系统的结构参数直接计算出来l在设计阶段就可以准确地预计到制造出来的光学系统的成像在设计阶段就可以准确地预计到制造出来

41、的光学系统的成像质量质量l按照几何光学的观点来近似计算地光学传递函数称为按照几何光学的观点来近似计算地光学传递函数称为几何光几何光学传递函数学传递函数；根据波动光学按衍射效应计算的光学传递函数称；根据波动光学按衍射效应计算的光学传递函数称为为物理光学传递函数物理光学传递函数图像的合成与分解图像的合成与分解分解方法分解方法1.把物面分解成无数个物点，分别通过系统成无数个把物面分解成无数个物点，分别通过系统成无数个像点，即像点，即函数，然后在像面上合成，就得到了像函数，然后在像面上合成，就得到了像2. 傅立叶方法：将物面的光强度分布分解成频率，傅立叶方法：将物面的光强度分布分解成频率，振幅和位相不

42、同的余弦函数，分别通过光学系统振幅和位相不同的余弦函数，分别通过光学系统以后，这些分布仍然是余弦函数，只是初位相和以后，这些分布仍然是余弦函数，只是初位相和振幅发生了变化，再将这些余弦函数合成，即可振幅发生了变化，再将这些余弦函数合成，即可得到像的分布得到像的分布 例如例如l振幅和空间频率的关系称为振幅频谱函数振幅和空间频率的关系称为振幅频谱函数l初位相和空间频率的关系称为位相频谱函数初位相和空间频率的关系称为位相频谱函数yyyyyI7cos715cos513cos31cos4)( 分解分解l周期函数周期函数l周期函数的频谱函数只是若干个不连续的离散点周期函数的频谱函数只是若干个不连续的离散点 分解分解l非周期函数非周期函数l非周期函数的振幅频谱函数和位相频谱函数是连续函数非周期函数的振幅