光传递函数的测量

用光学传递函数评价光学系统的优点

光传递函数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。 用OTF评价光学系统时，其可靠性仅仅依赖于光学系统对线性叠加和 空间不变性的满足程度 OTF与物体的实际形式无关 可以用不同方位的一维光学传递函数来分析处理二维光学系统，简化 二维处理方法。 光学传递函数可由设计参数直接算出，也可对实际光学系统进行测量， 方便成像系统的设计和检验
2008年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的金辉，张晓辉 等人实现了刀口边缘扫描测量红外光学系统MTF方法，波长范围8~12μm， 衍射极限为1459lp/mm。
未来趋势
目前研制OTF/MTF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 ,并结合不断发展的 光电转换传感器件和图像采集器件 ,以及相应的图像处理技术使得测量的 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。
图形、图像，具有颜色和亮度两个重要的参数。限于考虑二维的非相干单色光平面图像，则图像的光 强分布就成为描绘、规定该图像的主要参数。一幅单色光图像总是由缓慢变化的背景、粗大的物体和急剧变 化的边缘、局部细节构成。傅里叶光学中用空间频率来描述光强空间变化的快慢程度，把图像中缓慢变化的 成分看作图像的“低频”，而把急剧变化的成分看作图像的“高频”，单位是“1/毫米”，即每毫米中光强 变化的周期数。（对比度表示明暗差异程度，空间频率表示细节清晰程度）



测量方法
测量方法--对比法
测量方法--对比法
测量方法--扫描法
扫描法是目前使用最多的方法，因为其原理简单，测量方便，主要分为 点光源测量法，狭缝测量法，刀口测量法，但都只能测量MTF。 1.点光源测量法
来自百度文库
测量方法--扫描法
2.狭缝测量法
测量方法--扫描法
测量方法--扫描法
点光源测量法光路图
浙江大学的林逸群等人在 90 年代初设计了一种 OTF 测试仪。该仪器 以星孔为目标物，经计算机控制的‘刀口’切割由被测物镜所形成的星 点像而获得刃边扩展函数（ ESF ） , 通过计算机对其进行微分得到一维 LSF,再对LSF进行离散傅里叶变换而获得表征被测物镜成像质量的 MTF 和PTF。该仪器在0—300 线对/mm范围内的测试精度小于±0.02和重复 性小于±0.01。
调制度传递函数（Modulation Transfer Function, MTF）用以描 述对各种空间频率对比度的传递能力。
所谓相位的移动，是指选定了参考坐标后，实际正弦像的位置不在理想 位置上，而是延正弦像伸展方向有了一个位移。
在光学传递函数中，相位传递函数不影响像的清晰度，因而在相差较小 的情况下，人们对它的关心不多，一般情况下用的较多的是调制传递函 数。
光传递函数的测量 （OTF）
目录

测量光学传递函数的目的


用光学传递函数评价光学系统的优点
测量方法 发展现状 未来趋势
测量光学传递函数的目的
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。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。 早期的星点法，通过观察点光源的像的强度分布（即对点扩展函数的形状观 察）， 来评价光学系统的质量。这种方法虽然直观，但是带有主观性，不能定量 评价。 近代光学理论的发展 , 证明了光学系统可以近似地看作一个线性空不变系统 , 所以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 就是光学传递函数（OTF）。 光传递函数是一个复函数，它的模为调制传递函数（MTF）,相位部分为相位 传递函数（PTF）。
3.刀口测量法
测量方法--全息干涉法
测量方法--全息干涉法
测量方法--全息干涉法
测量方法--四步相移法
测量方法--四步相移法
测量方法--功率谱法
测量方法--功率谱法
发展现状
德国TRIOPTIC公司生产的MTF test station由目标发生器，光学导轨， 离轴抛物面镜（平行光管），折光镜，标准镜，图像采集工作台，旋转 臂，去准直镜，探测器，信号处理器，运动和控制机构，操作测量软件 和计算机组成。其测量精度达到±0.02，重复性为±0.01，空间频率范围 为0—1000 线对/mm, 频谱范围为350—1100nm。
离轴抛物面镜
被测镜头
显微物镜
镜筒透镜
转台 CCD
像分析器 平移导轨 针孔 滤光片 聚光镜 光源 目标发生器部件
显微物镜
测量方法--扫描法
测量过程（星点像→线扩散函数→调制传递函数）
左图是CCD拍摄到的星点像的数字图像 中图是由星点图像计算出的线扩散函数曲线 右图是最终计算得到的调制传递函数曲线
测量方法--扫描法