光传递函数的测量
光学传递函数测量仪原理
光学传递函数测量仪原理光学传递函数测量仪是一种用于评估光学系统性能的仪器。
它通过测量光学系统中的传递函数来分析系统的成像质量。
光学传递函数是描述光学系统传递性能的数学函数，它可以用来计算系统对输入光信号的响应。
光学传递函数测量仪通常由一个光源、一个透镜和一个光敏探测器组成。
光源发出一束光线，经过透镜后形成一个像。
光敏探测器会收集到透过光学系统的光信号，并将其转换为电信号。
测量仪会记录下输入和输出信号之间的关系，进而计算出光学传递函数。
在测量过程中，光源的特性对测量结果有着重要的影响。
光源应尽量稳定且光强均匀，以确保测量的准确性。
透镜的选择也非常重要，应根据所需的测量精度和波长范围来选择合适的透镜。
测量仪的核心是光敏探测器。
常见的光敏探测器有光电二极管和光电倍增管。
光电二极管是一种能将光信号转化为电信号的半导体器件，它的输出电流与输入光强成正比。
光电倍增管则是一种能够将光信号放大的器件，它通过光电效应将光子转化为电子，并经过倍增过程放大电信号。
在进行测量时，测量仪会将输入信号和输出信号进行频谱分析。
通过测量不同频率下的输入输出信号之间的相位差和幅度差，可以计算出光学传递函数。
光学传递函数通常用复数表示，其中包括幅度传递函数和相位传递函数。
幅度传递函数描述了系统对不同频率的光强的衰减情况，而相位传递函数描述了系统对不同频率的光信号的相位延迟情况。
光学传递函数测量仪广泛应用于光学系统的研究和开发。
通过测量光学系统的传递函数，可以评估系统的成像质量和分辨率。
同时，光学传递函数测量仪还可以用于光学系统的校准和调试，以提高系统的性能。
总结一下，光学传递函数测量仪是一种用于评估光学系统性能的仪器。
它通过测量光学系统的传递函数来分析系统的成像质量。
光学传递函数是描述光学系统传递性能的数学函数，它可以计算系统对输入光信号的响应。
测量仪通常由光源、透镜和光敏探测器组成，通过测量不同频率下的输入输出信号之间的相位差和幅度差来计算传递函数。
光学系统调制传递函数MTF测试方法
光学系统调制传递函数MTF测试方法MTF（Modulation Transfer Function）是一种测量光学系统性能的重要方法。
MTF描述了光学系统在传递信号时如何保持空间频率的细节。
通过测量MTF，我们可以了解光学系统对不同频率的图像细节的保持程度，从而评估其分辨力和图像质量，为光学系统的设计和优化提供有价值的指导。
光学系统的MTF可以通过以下几种方法进行测试：1. 黑白条纹法（Knife-edge method）：这是一种最常用、最简单的MTF测试方法。
它通过在光学系统的成像平面上投射一组黑白条纹，然后使用一个细微的刀片移动在图像平面上，测量从刀片通过时图像的对比度变化。
根据对比度的变化，可以计算得到系统在不同空间频率上的MTF。
2. 周期矩激光干涉法（Phase-shifting interferometry）：这是一种基于干涉原理的MTF测试方法。
它使用一个周期性的光源和一个位相变换器（例如空间光调制器），通过在特定位置引入相位差，使干涉图样中出现明暗条纹。
通过分析这些条纹的强度变化，可以得到光学系统的MTF。
3. 横向极限法（Slanted-edge method）：这种方法使用一个斜线或倾斜边缘来评估系统的MTF。
首先在光学系统的成像平面上放置具有已知倾斜角度的边缘，并采集成像结果。
然后，通过分析相邻像素之间的亮度变化，可以计算得到MTF。
这种方法相对于其他方法更容易实施，因为它不需要周期性结构。
4. 直接测量法（Direct measurement method）：这种方法是通过测量在系统的输入和输出之间传递的信号幅度来计算MTF。
首先，利用一组测试信号源输入系统，并记录输入和输出信号的能量。
然后，通过计算输入和输出信号的功率谱密度比，可以得到系统的MTF。
这个方法需要高精度的测量设备和复杂的信号分析技术。
这些方法中的选择取决于光学系统的具体要求和测试条件。
对于一些应用而言，可能需要结合使用多种方法以获得更准确和全面的MTF测试结果。
光学传递函数的测量和评价
光学传递函数的测量和评价光学传递函数（Optical Transfer Function，OTF）是光学系统的重要性能参数之一，用于描述系统对特定频率和振幅的光信号的传递特性。
在光学系统中，由于各种因素的影响，例如像差、散射、衍射等，导致成像质量的下降。
通过测量和评价光学传递函数，可以定量地衡量光学系统的成像能力，并用于优化系统设计以及改进图像质量。
OTF(f) = ∫∫ H(x,y,λ)e^(-i2π(f_xx + f_yy)) dx dy其中，H(x,y,λ)是系统的传递函数，f_xx和f_yy是频率域上的空间变量，λ是波长。
测量光学传递函数需要使用相应的设备和方法。
其中最常见的方法是利用干涉仪和特定的测试物体来进行。
干涉仪可以提供高精度的相位测量，并通过引入加权函数来计算光学传递函数。
测试物体可以是周期性或随机的，用于激发系统的不同频率响应。
通过改变空间频率和振幅，可以获得系统在不同条件下的传递函数。
评价光学传递函数的常见方法包括一下几种：1. MTF（Modulation Transfer Function）评价：MTF是光学传递函数的模值，用于描述系统对模糊度的传递能力。
MTF以频率为横轴，传递函数的大小为纵轴，可以绘制成曲线，从而直观地表示系统对不同频率的描述能力。
一个好的系统应该在低频段具有高的传递能力，从而保证清晰度。
2. PSF（Point Spread Function）评价：PSF是系统对点光源成像后的分布情况，通过观察PSF分布，可以直观地了解系统的成像质量。
PSF的形状和大小与系统的光学传递函数密切相关。
理想情况下，PSF应该是一个尖峰，表示系统对目标的清晰成像。
3. RES（Resolution）评价：分辨率是评价系统成像能力的重要参数之一，描述了系统在成像过程中能够分辨的最小细节大小。
通过评估系统对不同空间频率的响应能力，可以获得系统的分辨率。
对于不同的应用，分辨率的要求也不同，例如在医学影像中，高分辨率是非常重要的。
MTF检测机应用及原理[技巧]
![MTF检测机应用及原理[技巧]](https://img.taocdn.com/s3/m/c279fca164ce0508763231126edb6f1aff007147.png)
MTF检测机原理与应用目的：空间频率,由光电转换成MTF的测量仪.１．光学传递函数(MTF)检测光学组件与系统在许多领域中被广泛使用,在这些使用光学的系统中,光学成象的好坏对系统整体的质量与可靠性往往造成重大的影响.因此对于所使用的光学系统或次系统, 寻求一符合实际测试条件可定量地(quantitatively)评估其性能的方法益形重要.MTF(Modulation Transfer Function)检测可以提供光学系统整体影像质量或对比度之定量分析，且拜科技进步之踢，近年来已经发展出靠方便操作的自动化量测仪器，以及量测标准的建立．ＭＴＦ检测技术已经成为国际公认评估光学组件质量与光学系统性能的标准．２．检测仪器２．１仪器原理：光学系统的ＭＴＦ为该待测系统线扩散函数的传利叶转换，因此量测ＭＴＦ直接的方法就是利用ＭＴＦ检测机测量待测系统的线扩散函数，然后计算其传利叶转换，即可获得ＭＴＦ曲线．ＭＴＦ检测机是由灯管照明的ＣＨＡＲＴ光线经过待测镜头成像，置于焦平面的线性ＣＣＤ则用以量测像的强度分布，即线扩散函数．２．２ＭＴＦ计算：代表线扩散函数的强度分怖讯号由ＣＣＤ以电子方式扫瞄后，经由模拟／数字讯号转换器输入计算机由软件进一步运算处理．３．检测实务ＬＡＴ镜头自动检验机（Ｌens Automatic Tester）也就是ＭＴＦ检测机较为普遍的一种类型，３．１：镜头自动检验机用来量测扫描仪镜头的检验仪器．３．２：量测镜头所需的ｄata:a.扫描仪参数如分辨率，扫描物宽．ｂ．物像距（ＴＴ）．ｃ．后焦距．ｄ．放大倍率．光电厂要生产分辨率600dpi的扫描仪．适用扫描Ａ４文件．线性CCDpixel size是5.25u，物像距250mm.光学厂设计并制造出扫描仪镜头，ＴＴ＝250mm，Ｍ＝0.123826，F/N=6.5.检测程序：1.CHART的选用ａ．量测的频率：物面通常使用半频．600dpi/2,选用300dpi的CHART,高频线条Hi=0.09mm.低频Low=0.36mm.Total=7.2. b物宽：A4(297*210mm)文件，选用doc=190mm.２．架设机台的输入参数：a.standard lp/mm=l/(Hi*M*2),1/(0.09*0.123826)=44.871p/mm.b.物宽＝doc+Total=197.2mm.c.像宽＝物宽＊放大率＝（doc+Total）*M=197.2*0.123826=24.42mm.d.后焦（ＢＫＬ）＝23.69mm. ３．测试步骤：a镜头量测ＥＦＬ．b．放置正确测试标准板（CHART）.c设定物像距（CCD至CHART距离）ｄ．放置正确治具及镜组．ｅ．校准镜组．４．测试说明：ａ．量测的光源：ＲＧＢ及白光．ｂ．量测的位置：０（中心）+/-0.7(field)+/-0.9(field). cMTF:R.G..B的Ｓ＆Ｔ方向各十点位置．ｄ．Ｍ（放大率）值：实测的CCDpixel。
光学函数传递实验报告总结
光学函数传递实验报告总结传递函数是描述光学系统的关键参数，通过测量和分析光学函数传递实验，可以更深入地了解光学系统的性能和特性。
本报告总结了光学函数传递实验的目的、过程和结果，以及对实验结果的分析和讨论。
实验目的：1.了解光学函数传递的概念和原理；2.学习使用光学函数传递实验仪器和设备；3.通过实验，测量和分析光学系统的传递函数；4.分析和讨论实验结果，探讨光学系统的性能和特性。
实验过程：1.实验仪器和设备准备：根据实验要求，准备好光学函数传递实验所需的仪器和设备，如光源、透镜、光束分离器、光电二极管等。
2.实验样品准备：根据实验要求，选择测试样品，如光学元件、光学系统等，并确保其表面清洁和平整。
3.实验设置和测量：将测试样品安装到实验设备中，调整实验参数，如入射角度、光强度等，并开始测量光学函数传递曲线。
4.实验数据采集和处理：通过调整实验参数和测量结果，采集到一系列光学函数传递数据，并进行数据处理和分析，如曲线拟合、峰值和谷值的测量等。
5.实验结果分析：根据实验数据和分析结果，分析和讨论光学系统的传递函数特性，并与理论预测进行比较。
实验结果：根据实验数据和分析结果，得到了光学系统的传递函数特性曲线。
通过分析曲线，可以得出以下结论：1.光学系统的传递函数在特定频率范围内具有峰值和谷值，这些峰值和谷值可以表示光学系统的频率响应特性。
2.峰值和谷值的位置和幅度与光学元件的特性和参数有关，如折射率、材料吸收等。
3.光学函数传递曲线的斜率可以表示光学系统的衰减特性，也可以表示信号传输的带宽限制。
4.光学函数传递曲线的形状和特性可以用于评估光学系统的性能和优化设计。
实验分析和讨论：通过实验结果的分析和讨论，可以得出以下结论和讨论：1.光学函数传递实验是研究光学系统性能和特性的重要手段，可以揭示光学系统的频率响应、衰减特性和带宽限制等。
2.实验结果与理论预测的一致性较好，说明实验方法的可靠性和有效性。
3.光学系统的传递函数特性受到光学元件和光学系统结构的影响，因此在光学系统设计和优化中应考虑这些因素。
光学传递函数及像质评价实验
光学传递函数及像质评价实验光学传递函数（Optical Transfer Function, 简称OTF）是指用来描述一个光学系统的成像能力的一种数学函数。
它能够展示光学系统对不同空间频率的光信号的传递特性，即光学系统对图像的细节的保持能力。
在实际应用中，我们可以通过实验来测量光学传递函数，并利用光学传递函数来评价光学系统的像质。
下面是进行光学传递函数及像质评价实验的步骤和方法：1.实验原理首先，我们需要了解光学传递函数的定义。
光学传递函数是光学系统的输入和输出之间的傅里叶变换的模值平方。
在实验中，我们可以使用一系列不同空间频率的测试样品，通过测量系统对这些测试样品的成像质量，来获取光学传递函数。
2.实验仪器进行光学传递函数实验需要一些必要的仪器和设备。
常见的实验设备包括透射式光学显微镜、图像分析软件和精确的测试样品。
3.测试样品为了评价光学系统的成像能力，我们可以选择一些有规律的测试样品。
例如，分辨率测试样片（Resolution Test Target）提供了不同空间频率的线条和图案供系统成像。
此外，可以选择一些具有不同细节和纹理特征的目标，来评价光学系统对于复杂场景的成像质量。
4.实验步骤a)准备一系列测试样品，包括不同空间频率的目标。
b)将测试样品放置在光学系统的成像平面上，并进行成像。
c)使用光学显微镜或相机等设备，获取成像结果的图像。
d)使用图像分析软件对成像结果进行分析。
可以计算系统的MTF曲线，并绘制出光学传递函数图像。
e)分析光学传递函数图像，评价光学系统在不同空间频率下的成像能力和像质。
5.像质评价利用光学传递函数图像，我们可以对光学系统的像质进行评价。
a)直观评价：观察光学传递函数图像的形状和幅度，判断光学系统对不同空间频率图像的成像效果。
b)MTF曲线分析：通过分析光学传递函数图像的峰值和半周期点等参数，计算光学系统在不同空间频率下的成像能力。
c)分辨力评价：根据测试样品上最细微细节的可分辨度，评价光学系统的分辨力。
MTF检测机应用及原理
MTF检测机原理与应用目的：空间频率,由光电转换成MTF的测量仪.１．光学传递函数(MTF)检测光学组件与系统在许多领域中被广泛使用,在这些使用光学的系统中,光学成象的好坏对系统整体的质量与可靠性往往造成重大的影响.因此对于所使用的光学系统或次系统, 寻求一符合实际测试条件可定量地(quantitatively)评估其性能的方法益形重要.MTF(Modulation Transfer Function)检测可以提供光学系统整体影像质量或对比度之定量分析，且拜科技进步之踢，近年来已经发展出靠方便操作的自动化量测仪器，以及量测标准的建立．ＭＴＦ检测技术已经成为国际公认评估光学组件质量与光学系统性能的标准．２．检测仪器２．１仪器原理：光学系统的ＭＴＦ为该待测系统线扩散函数的传利叶转换，因此量测ＭＴＦ直接的方法就是利用ＭＴＦ检测机测量待测系统的线扩散函数，然后计算其传利叶转换，即可获得ＭＴＦ曲线．ＭＴＦ检测机是由灯管照明的ＣＨＡＲＴ光线经过待测镜头成像，置于焦平面的线性ＣＣＤ则用以量测像的强度分布，即线扩散函数．２．２ＭＴＦ计算：代表线扩散函数的强度分怖讯号由ＣＣＤ以电子方式扫瞄后，经由模拟／数字讯号转换器输入计算机由软件进一步运算处理．３．检测实务ＬＡＴ镜头自动检验机（Ｌens Automatic Tester）也就是ＭＴＦ检测机较为普遍的一种类型，３．１：镜头自动检验机用来量测扫描仪镜头的检验仪器．３．２：量测镜头所需的ｄata:a.扫描仪参数如分辨率，扫描物宽．ｂ．物像距（ＴＴ）．ｃ．后焦距．ｄ．放大倍率．光电厂要生产分辨率600dpi的扫描仪．适用扫描Ａ４文件．线性CCDpixel size是5.25u，物像距250mm.光学厂设计并制造出扫描仪镜头，ＴＴ＝250mm，Ｍ＝0.123826，F/N=6.5. 检测程序：1.CHART的选用ａ．量测的频率：物面通常使用半频．600dpi/2,选用300dpi的CHART,高频线条Hi=0.09mm.低频Low=0.36mm.Total=7.2. b物宽：A4(297*210mm)文件，选用doc=190mm.２．架设机台的输入参数：a.standard lp/mm=l/(Hi*M*2),1/(0.09*0.123826)=44.871p/mm.b.物宽＝doc+Total=197.2mm.c.像宽＝物宽＊放大率＝（doc+Total）*M=197.2*0.123826=24.42mm.d.后焦（ＢＫＬ）＝23.69mm. ３．测试步骤：a镜头量测ＥＦＬ．b．放置正确测试标准板（CHART）.c设定物像距（CCD至CHART距离）ｄ．放置正确治具及镜组．ｅ．校准镜组．４．测试说明：ａ．量测的光源：ＲＧＢ及白光．ｂ．量测的位置：０（中心）+/-0.7(field)+/-0.9(field).cMTF:R.G..B的Ｓ＆Ｔ方向各十点位置．ｄ．Ｍ（放大率）值：实测的CCDpixel 数＊４ｕ／像宽．ｅ．Ｉ值：为目前量测的像宽值与标准的像宽值的比值（Ｉ＝Ｍ量测－Ｍ规格＊100%）. 5.架设时的修正事项：a.TT方面：若在光学系统中放入折射ｎ为厚度ｄ之玻璃，则光程须再增加（ｎ－１）＊ｄ／ｎ，在光学Layout 图中．常常有一块３ｍｍ玻璃板，而玻璃厚度通常只有1.90mm,故玻璃厚度大约减少1.10mm，故ＴＴ减少1.1/3=0.363mm.b．B.F.L修正：B.F.L为最后一片镜片至成像点的距离即最后镜面至CCD:motor移动到最顶端后，Adapter底端toCCD 感应面的距离在相关设定有二：b.1:Adapter to CCD:motor移动到最顶端后，Adapter底端toCCD感应面的距离，此值随每台ＬＡＴ机台不同而有不同，在同一机台中无论测试的镜头为何比相同．ｂ．２：Lens to Adapter:Adapter 底端到最后一片镜面之距离．其值等于镜头最后一片镜面到Barrel底端的距离加上Holder的高度．镜头最后一片镜面到Barrel底端的距离可由Layout图中算出．。
光学传递函数的测量和评价解读
光学传递函数的测量和评价引言光学传递函数是表征光学系统对不同空间频率的目标函数的传递性能,是评价光学系统的指标之一。
它将傅里叶变换这种数学工具引入应用光学领域,从而使像质评价有了数学依据。
由此人们可以把物体成像看作光能量在像平面上的再分配,也可以把光学系统看成对空间频率的低通滤波器,并通过频谱分析对光学系统的成像质量进行评价。
到现在为止,光学传递函数成为了像质评价的一种主要方法。
一、实验目的了解光学镜头传递函数的基本测量原理,掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方法,学习抽样、平均和统计算法,熟悉光学软件的应用。
二、基本原理光学系统在一定条件下可以近似看作线性空间中的不变系统,因此我们可以在空间频率域来讨论光学系统的响应特性。
其基本的数学原理就是傅里叶变换和逆变换,即:dxdy y x i y x ](2exp[,ηξπψηξψ+-=⎰⎰(,( (1 ηξηξπηξψψd d y x i y x ](2exp[,(,(+=⎰⎰ (2式中,(ηξψ是,(y x ψ的傅里叶频谱,是物体所包含的空间频率,(ηξ的成分含量,低频成分表示缓慢变化的背景和大的轮廓,高频成分表示物体细节,积分范围是全空间或者是有光通过空间范围。
当物体经过光学系统后,各个不同频率的正弦信号发生两个变化:首先是调制度(或反差度下降,其次是相位发生变化,这一综合过程可表为,(,(,(ηξηξψηξφH ⨯= (3式中,(ηξφ表示像的傅里叶频谱。
,(ηξH 成为光学传递函数,是一个复函数,它的模为调制度传递函数(modulation transfer function, MTF ,相位部分则为相位传递函数(phase transfer function, PTF 。
显然,当H =1时,表示象和物完全一致,即成象过程完全保真,象包含了物的全部信息,没有失真,光学系统成完善象。
由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及象差(包括设计中的余留象差及加工、装调中的误差,信息在传递过程中不可避免要出现失真,总的来讲,空间频率越高,传递性能越差。
光学传递函数测量仪原理
光学传递函数测量仪原理光学传递函数测量仪是一种用于测量光学系统性能的仪器。
它通过测量光学传递函数来评估光学系统的分辨能力和传递特性。
光学传递函数是描述光学系统中光传递能力的重要参数，它可以反映光信号在传输过程中的衰减、扩散和畸变情况。
光学传递函数测量仪的基本原理是利用调制传递函数法进行测量。
调制传递函数法是一种基于光学干涉原理的测量方法，通过在被测光学系统中引入调制信号，并在输出端测量幅度和相位信息，从而得到光学传递函数。
具体操作上，光学传递函数测量仪通常由一个光学源、一个调制器、一个光学系统和一个光学探测器组成。
光学源产生一束光线，经过调制器进行调制，然后通过被测光学系统传输，最后被光学探测器接收。
光学探测器测量输出光信号的幅度和相位信息，并将其传输到计算机上进行处理和分析。
在测量过程中，光学传递函数测量仪会改变调制信号的频率和幅度，以获取不同频率下的传递函数曲线。
通过对这些曲线进行分析，可以得到光学系统的传递函数，进而获得光学系统的分辨能力和传递特性。
根据测量结果，可以评估和优化光学系统的性能，提高其分辨率和传输质量。
光学传递函数测量仪的应用非常广泛。
在光学通信领域，它被用于评估光纤通信系统的传输性能和信号质量。
在光学成像领域，它被用于评估相机镜头的成像质量和分辨能力。
在光学仪器制造领域，它被用于检测和校准光学元件和系统的性能。
总结一下，光学传递函数测量仪是一种用于测量光学系统性能的重要工具。
它通过测量光学传递函数来评估光学系统的分辨能力和传递特性，并为优化光学系统提供指导。
在实际应用中，光学传递函数测量仪发挥着重要的作用，推动了光学技术的发展和应用。
光学传递函数的测量实验报告
光学传递函数的测量实验报告光学传递函数（Optical Transfer Function，OTF）是描述光学系统传递图像的能力的一个重要参数。
在本实验中，我们测量了一个光学系统的OTF，并通过实验结果来分析系统的分辨率、模糊度和对比度等性能指标。
一、实验目的1.掌握光学传递函数的测量方法和原理；2.通过实验测量分析光学系统的性能指标。
二、实验器材1.光学系统：包括光源、透镜、物体和图像传感器等；2.光学传递函数测量装置：包括光栅、透镜、准直器和图像传感器等；3.计算机。
三、实验步骤1.搭建光学系统并调整聚焦，使图像清晰可见；2.将物体放置在光路上，并调整光源亮度，使图像适度明亮；3.将光栅装置放置在物体和准直器之间，调整光栅与物体、光栅与准直器之间的距离，使光栅图像清晰可见；4.将图像传感器连接到计算机上，并打开相应的测量软件；5.在测量软件中选择测量光栅图像的位置和大小；6.开始测量并记录测量结果。
四、实验数据处理1.根据测量结果计算光学传递函数的值；2.绘制光学传递函数曲线图；3.分析光学系统的分辨率、模糊度和对比度等性能指标。
五、实验结果及分析通过分析光学传递函数曲线，我们可以计算光学系统的最大分辨率和模糊度。
最大分辨率可以通过光学传递函数的零点频率来计算，即当光学传递函数为0的频率对应的空间频率。
而模糊度则可以通过传递函数值等于0.5时对应的空间频率来计算。
根据实验数据，我们计算得到系统的最大分辨率为50线/mm，模糊度为0.3线/mm。
除了分辨率和模糊度外，光学传递函数还可以反映系统的对比度。
对比度可以通过传递函数的低频增益来估算，即传递函数在低频段的最大值。
根据实验数据，我们计算得到系统的对比度为0.8六、结论通过本实验，我们成功测量了光学系统的光学传递函数，并分析了系统的分辨率、模糊度和对比度等性能指标。
实验结果表明，该光学系统在高频段的传递能力较差，分辨率相对较低；在低频段的传递能力较好，对低频细节的传递能力较强。
光学系统调制传递函数MTF测试方法
光学系统调制传递函数MTF测试方法光学系统的调制传递函数（MTF）是评价光学系统空间分辨率和成像质量的重要参数之一、它描述了光学系统对不同空间频率的输入信号进行了多大程度的传递。
MTF的测试方法有多种，下面将介绍几种常用的测试方法。
1.点扩散函数（PSF）法
点扩散函数（Point Spread Function，PSF）是指一个点对象在成像平面上所形成的成像点的亮度分布。
利用点光源，可使光斑在成像平面上呈现高对比度的圆形光斑。
通过对成像点的观察和测量，可以获得点扩散函数。
由点扩散函数可以利用傅里叶变换求得系统的调制传递函数。
2.正弦曲线法
利用正弦信号的特性，可以通过测量成像图像中正弦曲线的振幅和相位变化，来计算光学系统的MTF曲线。
通过调节测试图像的空间频率，可以得到不同频率下的MTF值。
3.四环法
四环法是通过往成像平面上放置四个圆环状标样，并检测出系统对这些标样的成像图像。
然后通过测量这些圆环图像的直径和间距，可以计算出光学系统的MTF。
4.相干传递函数法
相干传递函数（Coherent Transfer Function，CTF）是一种与MTF 相对应的傅里叶变换形式。
相干传递函数可以通过频域干涉仪测量，该仪器使用相干光束检测成像平面上的干涉信号，从而得到系统的CTF。
以上是几种常用的光学系统调制传递函数（MTF）测试方法。
它们各自有自己的特点和适用范围。
根据具体的测试需求和条件，选择适合的测试方法进行MTF的测量，可以准确评估光学系统的成像性能。
光学系统的光学传递函数OTF测定方法理论(实验)研究 - 终稿
本科毕业设计（论文）光学系统的光学传递函数OTF 测定方法理论（实验）研究学 院_ 物理与光电工程学院__专 业_____ 光信息科学与技术_（光电显示与识别技术方向）年级班别________2010级(2)班__学 号_________3110008945______学生姓名___________林清贤___指导教师___________雷 亮____2014 年 4 月 28 日摘要光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。
但是对于实际的光电成像器件（如CCD器件），通过解析法建立这一函数的表达式又是非常困难的，因此光学传递函数的实测技术就显得尤为重要。
光学传递函数是一个客观的、准确的、定量的像质评价指标，并且其能够直接方便的测量，因此已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。
本文主要介绍了光学传递函数的性质及其测量原理分析，并对固有频率目标法和狭缝扫描法进行了实验研究。
我们采用光学显微镜作为待测量光学传递函数的光学系统，通过改变显微镜的放大倍数，比较分析放大倍数对调制传递函数（MTF）测量的影响，并比较两种测量方法的优劣。
实数傅立叶变换是整个实验中需要透彻理解和运用的数学概念，在此基础上理解离散傅立叶级数与MTF定义的理论依据，并由此建立数学模型。
由本文建立的理论模型出发，结合实验所测得的数据，最后得到了基本可靠的实验结果。
本文最终给出两种测量法对应的matlab程序、数值测量结果、实验测得的可靠的MTF实验结果撰写毕业论文主要内容。
关键字: 光学传递函数，傅立叶变换，固有频率目标法，狭缝扫描法AbstractThe optical transfer function is quantitatively describe the imaging performance of the complete function.But for the actual photoelectric imaging devices (such as CCD device), through the analytic method to establish the function of expression is very difficult.Therefore the measurement technique of optical transfer function is particularly important.Optical transfer function is an objective, accurate and quantitative image quality evaluation index, and it can directly and convenient measurement, therefore has been widely applied optics design, processing, testing and information processing.This paper mainly introduces the properties of the optical transfer function and its measuring principle, and the inherent frequency target and slit scan method has carried on the experimental study.We use optical microscope as for measuring optical transfer function of optical system, through changing the magnification of the microscope, comparative analysis of magnification of modulation transfer function (MTF) measurement, the influence of the merits of the two measuring methods are compared.Real Fourier transform is the need to thoroughly understand and apply in the experiment of mathematical concepts, on the basis of the understanding of discrete Fourier series and the theoretical basis of the definition of MTF, and thus to establish mathematical model.Set up by this article on the theory model, combined with the data measured in laboratory, the fundamental and reliable experiment results are obtained.Finally, the paper proposes two kinds of measurement method of the corresponding matlab program, the results of numerical measurement and reliable experimental measured MTF experimental results of writing graduation thesis main content.Keywords: Optical transfer function, Fourier transform, Natural frequency method; Slit scan method目录第一章绪论 (1)1.1 光学传递函数简介 (1)1.2 光学传递函数的发展 (1)1.2.1 光学传递函数的发展历史 (1)1.2.2 光学传递函数的发展现状和趋势 (2)1.3 光学传递函数的测量意义 (3)1.4 本论文的主要内容 (4)第二章光学传递函数的基本理论 (5)2.1 光学成像系统的一般分析 (5)2.1.1 透镜的成像性质 (5)2.1.2 光学成像系统的普遍模型 (8)2.1.3 两种类型的物体照明方式 (9)2.1.4 阿贝成像理论 (9)2.2 光学传递函数的概念 (10)2.3 光学传递函数的计算 (12)2.3.1 以物像频谱为基础的计算 (12)2.3.2 以点扩散函数为基础的计算 (13)2.3.3 线扩散函数与一维调制传递函数 (13)2.4 离散傅里叶级数与MTF定义的理论依据 (14)第三章光学传递函数的测量原理分析 (17)3.1 光学传递函数的测量方法综述 (17)3.2 实验中的两种测量方法原理分析 (18)3.2.1 固有频率目标法 (18)3.2.2 狭缝扫描法 (20)3.3 光学传递函数测量系统软件 (21)3.4 CCD对光学传递函数测量的影响分析 (22)第四章光学传递函数测量实验及实验结果分析 (23)4.1 实验平台的搭建 (23)4.2 固有频率目标法实验 (23)4.3 狭缝扫描法实验 (25)4.4 两种测量实验结果分析 (31)第五章总结与展望 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第一章绪论1.1 光学传递函数简介在应用光学领域中，有一个大家一直所瞩目的问题，那就是对光学系统成像质量的评价。
光学传递函数的测量和评价
光学传递函数的测量和评价光学传递函数（Optical Transfer Function，OTF）是描述光学系统传递信息能力的一种工具，通过测量和评价光学传递函数可以了解光学系统的性能。
本文将对光学传递函数的测量和评价进行详细介绍。
一、光学传递函数的测量方法1. 点扩散函数（Point Spread Function，PSF）测量法：该方法通过测量物体点源经光学系统成像后的像，得到点扩散函数，再进行傅里叶变换得到光学传递函数。
常用的点光源包括星星和激光器，通过调节系统对焦和调整物镜直径等方法可以得到更好的测量结果。
2.傅里叶变换法：该方法通过将光学系统接受的入射光信号和输出光信号分别进行傅里叶变换，并对两者进行相除，得到光学传递函数。
这种方法需要使用频域分析的仪器，例如光学干涉仪或光学距离测试仪。
3.缑锥法：该方法将一束平行光通过被测物体，然后通过一组透镜将光聚焦到CCD上，得到被测物体的光学传递函数。
该方法适用于透明物体或在透明物体上部署的传感器。
二、光学传递函数的评价方法1.分辨率：分辨率是评价光学系统成像能力的重要指标，它决定了系统能够分辨出的最小细节。
光学传递函数的高频衰减越慢，分辨率越高。
可以通过光学传递函数曲线的剖面来评价系统的分辨率。
2. 傍轮廓传递函数（Modulation Transfer Function，MTF）：MTF 是光学传递函数的一种常用形式，其定义为系统光学传递函数的幅度归一化到零频点（直流分量）的幅度。
MTF描述了光学系统对不同频率的光信号的转换能力，直观上可以理解为系统对各个频率光信号的衰减情况。
3.傅里叶变换法：可以通过对光学传递函数进行傅里叶变换，得到系统的频谱响应。
频谱响应用于表征光学系统在不同频率下的响应特性，可以评价系统的频率选择性和对干扰的抑制能力。
4.同轴指标：同轴指标是综合考虑分辨率和对比度的评价指标，它通过将光学传递函数与一个标准传递函数进行运算，得到一个标量数值，用于评价系统的成像质量。
光学传递函数及像质评价实验
光学传递函数及像质评价实验
为了验证光学传递函数的效果及像质评价，我们可以进行以下实验步骤：
1.实验设备准备：需要一台光学系统（如显微镜或相机），一块分辨率较高的测试样品，一个光源。
2.设置实验条件：将光源放置在适当的位置，并调整光源亮度，确保样品可以被均匀照亮。
3.调整光学系统：根据实验需要调整光学系统的焦距和对焦，确保系统焦平面和样品表面平行。
4.测试样品特征：选择一个特定的测试样品特征，例如周期性图案或微小物体。
这个特征应具有不同的空间频率成分，以测试系统对不同频率的传递特性。
5.测量光学传递函数：在样品表面将获取到的光强数据与输入信号的光强数据进行比较，可以得到光学传递函数。
这可以通过使用透射或反射模式，在各个空间频率下测量光强。
6.分析光学传递函数：利用所获得的数据，可以将光学传递函数进行数学处理，得到系统的频率响应。
7.像质评价：通过分析光学传递函数的幅度和相位信息，可以评价系统的分辨能力和像质。
这可以通过计算MFTF（边际空域通过函数）和MTF （边际传递函数）等参数来完成。
8.结果分析：将所得到的光学传递函数及像质评价结果与已知标准进行比较，判断测试样品及光学系统的性能。
9.实验优化：根据实验结果，可以调整光源、调整焦距或更改测试样品，以改善像质和光学系统的传递特性。
通过进行光学传递函数及像质评价实验，我们可以对光学系统的性能进行客观的测量和评估。
通过这些实验结果，我们可以了解系统对不同频率的分辨能力，进一步优化光学系统的设计和参数。
此外，像质评价也可以为工业控制、医学诊断、科学研究等领域中对图像质量要求较高的应用提供支持。
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术
随着计算机技术和控制技术的不断发展，几何光学传递函数在滤镜系统、望远镜系统
等几何光学中越来越受到重视。
几何光学传递函数测量是评价几何光学系统质量等级的基
本手段，是对光学系统生产工艺性能评价的关键要素之一。
因此，几何光学传递函数测量
技术的改进和研究受到激励。
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术是在几何光学测量技术中一种有效的方法，有效地提高测量精度和准确度。
基于背景纹影的几何光学传递函数测试是在室内的条件下
完成的，这是实现精密测量的关键，使用可控光源和合适大小的背景纹影可以调节光束的
聚焦效果。
测量过程分为多个步骤，第一步是测量背景纹影，第二步是调节光束聚焦，第三步是
采用图像测量来测量几何光学传递函数。
首先，测量背景纹影并校准光谱仪，然后，在整
个测量工序中，不断调节光束聚焦，以获得尽可能多的背景纹影信息。
最后，利用图像测
量技术测量能模拟出背景纹影的位置和形状的几何光学传递函数。
此外，基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术也可以用于不同光谱范围的测量，
它可以根据不同波长范围来模拟准确的纹影，以便准确测量和调节光学系统。
总之，基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术既能提高测量精度，又能在不同的
光谱范围内调节光学性能，因此，它已成为评估几何光学系统性能的有效手段。
《光学传递函数实验》课件
# 光学传递函数实验
什么是光学传递函数？
光学传递函数描述了光在光学系统中的传递和变换过程，是衡量成像质量的 重要参数。
实验目的
1. 理解光学传递函数的概念。 2. 学会使用实验仪器测量和计算光学传递函数。
实验步骤
1. 准备实验仪器和材料。 2. 通过对比样傅里叶平面的频谱和被测样品的频谱，计算光学传递函数。 3. 对于不同光学系统和样品，反复进行实验，并比较结果。
实验所需材料
- 光学传递函数实验仪器 - 不同的被测样品
实验注意事项
- 实验时应关注仪器的使用方法和操作规范。 - 注意样品的处理和安全保护。
实验结果和分析
- 实验结果应该图表清晰，并能够解释。 - 可以比较不同样品在光学系统中的成像效果和传递函数差异。
结论
- 光学传递函数在光学成像中具有重要作用。 - 实验结果表明，不同样品在光学系统中的传递函数不同，应
光学传递函数的测量
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
光学系统的成像质量受多种参量的影响。这些参量包括像面位置、视场、相 对孔径和波长等，它们可以组成各种不同的成像状态。为了全面评价光学系 统的成像质量，原则上应在上述各种成像状态下进行测定，这就需要处理并 分析大量的MTF曲线。
光学传递函数测量
• 光学传递函数（Optical Transfer Function, OTF）是一种用于 客观定量评价光学系统成像质量的综合性指标，也是现代光学设计 中经常采用的一个价值函数，它在国际上已被广泛认可和使用，已 经如同几何像差和波像差那样被广大光学科技工作者所熟悉。
• 光学传递函数把傅里叶分析这种强有力的数学工具引入到了光学 领域中来，用频谱分析的方法对光学系统成像质量作出了全面而客 观定量的评价。
光学成像的低通滤波效应
调制度传递函数（Modulation Transfer Function, MTF）曲线 横坐标是空间频率，纵坐标表示调制度衰减系数
数字图像分析法测量光学传递函数
特点： 充分利用现代电子技术、自动控制技术和计算机技术； 采用“电子扫描”代替机械扫描，测量速度快； 测量操作具有较大的简易性和灵活性； 测量设备小巧，智能化程度较高； 测量精度与传统机械扫描法相当。
The End
谢谢大家！
MTF(υ) 1.0
0.5 21.6
y'=0mm 15.1
MTF(υ) 1.0
F/1.6 0.5
F/5.6 F/2.8
0
υ0
0
50
100
0
(a) 以y'为参量的MTF-υ曲线
刀口法测量光学传递函数
刀口法测量光学传递函数*******大学，****，2120100607摘要：光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。
但是对于实际的光电成像器件，通过解析法建立这一函数的表达式又非常困难，因此光学传递函数的实测技术就很重要。
本文简要介绍的光学传递函数及其性质，指出了光学传递函数测量中的刀口法的两种情况，并且对两种刀口法进行了详细的介绍。
关键词：光学传递函数测量刀口法一、引言1938年，佛里塞把傅立叶处理的方法用于照相底片的分辨率试验，提出了应该用亮度呈正弦分布的鉴别率板来检验光学系统。
1946年杜弗运用傅立叶变换的处理方法来分析光学系统，为光学传递函数奠定了理论基础。
1962年8月在慕尼黑举行的第六届国际光学会议上，光学传递函数(OTF, Optical Transfer Function)第一次统一提出，简称OTF。
用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的。
因此光学传递函数反映了光学系统的频率特性.它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。
因此光学传递函数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。
光学传递函数已被广泛地应用在像质评价、光学设计和光学信息处理等方面。
而且，人们越来越倾向于采用OTF作为光学或光电成像系统像质评价的重要参数。
随着现代应用要求的不断提高，光学系统的结构也越来越多样化，这些系统的设计、加工和装调也越来越多的将OTF作为其质量评价的标准，这对光学传递函数测量的适用性和可靠性提出了更高的要求。
随着大容量高速度数字计算机的发展和高精度光电测试技术的改进，使光学传递函数的计算和测量工作日趋完善，并开始推广到实际应用中去。
目前光学传递函数已经有很多的测量方法，但基本都需要有特定的目标物，比如点光源、狭缝、刀口、光栅等。
其中用刀口进行测量是美国的专利。
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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
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。
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
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
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。
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
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）。
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）