光学传递函数测试仪的现状和发展趋势
MTF测试仪测试原理
1.MTF的含义：答：MTF中文名为光学调制传递函数，在物理意义上的解释是最大光强度减最小光强度之差与最大光强度与最小光强度之和的比值；是用于评价镜头成像质量（分辨率）的指标。
应客户要求的MTF测量，是镜头最终质量评定的依据。
早期：通过实拍照片的质量来评价镜头质量，但由于照片好与坏的判断有很多主观因素，不能客观的定量去分析结果。
大量分析表明：镜头的分辨率和反差是影像拍摄质量的最重要因素；反差很容易用仪器测量，分辨率的判定没那么简单；提出:将拍摄了标准分辨率板的底片放在显微镜下判断，看在一毫米范围内能分辨多少对一黑一白的线条。
但是受到胶片分辨率的客观和人工判读的主观影像；逆向思维：将lens看做是一个信息传递系统，被拍景物反映出来的光线作为该系统的输入信息，CCD相机上的成像是它的输出信息；一个优秀的镜头意味着它输出的像忠实的再现了输入方景物的特性。
由数学证明可知，任何周期性图形都可以分解成亮度按正弦变化的图形叠加，因此研究镜头对正弦变化的图形的反应就可以研究镜头的性能。
２．１仪器原理：光学系统的ＭＴＦ为该待测系统线扩散函数的傅利叶转换，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．由数学证明可知，任何周期性图形都可以分解成亮度按正弦变化的图形的叠加，而任何非周期图形又可以看作是周期图形片断的组合。
因此，研究镜头对正弦变化的图形的反映，就可以研究镜头的性能！亮度按正弦变化的周期图形叫做“正弦光栅”。
为了描述正弦光栅的线条密度，我们引入了“空间频率”的概念。
一般正弦波的频率指单位时间(每秒钟)正弦波的周期数，对应的，正弦光栅的空间频率就是单位长度(每毫米)的亮度按照正弦变化的图形的周期数。
图2：典型的正弦光栅利用MTF曲线判断镜头质量大量产品测量的实际应用中，为了简化测量，往往只测出特定条件下像场中特定点的MTF值，作为评价镜头的基本标准。
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OT Ｆ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 transfeｒｆｕncｔion is quaｎｔitativｅｌy describe thｅｉmａg ｉng ｐeｒfoｒmance of ｔhe cｏmｐleｔe funcｔiｏn.But for thｅactuａl ｐhｏtoｅl ｅctric ｉmagingｄeviceｓ（such asＣＣD ｄｅvｉce）, ｔｈrough tｈe anａlytic ｍethodｔo ｅstablisｈthe fuｎction oｆeｘprｅssion is ｖery difficult.Thｅｒefore the measｕｒement technique of opticａｌtransferｆunｃtion is paｒｔｉｃularl ｙｉmｐｏrtant.Opticaｌtrａｎsfer ｆuncｔion is ａn obｊｅｃｔｉve, acｃuｒate aｎd ｑuanｔｉｔatｉvｅimａge quality evalｕａtｉoｎiｎdex，aｎｄｉｔcａn dｉrｅctly ａndｃonvenｉenｔmeａsuｒemｅnt，therｅfｏｒｅｈaｓbｅen widelｙapplied oｐtｉcs desｉgn, ｐrｏceｓsiｎg, ｔesting and ｉnformａtｉon pｒoｃｅssing.This ｐａpeｒmａｉｎly inｔｒodｕcｅｓtｈe propertieｓof thｅoｐticａlｔranｓfer funcｔioｎand ｉｔs meａsｕrinｇprinciplｅ, andｔhe iｎhｅreｎt fｒequeｎcｙtarget anｄslｉt ｓcaｎmethod has ｃarｒied on the ｅxperｉmentaｌstudy.We us ｅoptical micrｏscope asｆｏr measｕrｉng optｉcaｌtranｓｆer fｕnctiｏn ｏf opti ｃaｌｓystem，ｔhrouｇh ｃhaｎging the magｎifiｃatioｎoｆthe micｒoscopｅ, coｍｐａrative aｎalyｓｉｓof magｎifiｃaｔion ｏｆmｏdｕlａtｉon transfeｒfunction (ＭTF）meaｓurｅment, thｅｉnflｕｅnce of thｅmｅｒｉts oｆtｈe two ｍｅasuringｍethｏds aｒe cｏmpared.Reａl Fouｒiｅr tranｓform is the need to thｏrｏughly unｄerstand and appｌy iｎthe expeｒimeｎt of ｍatheｍatical coｎcepts, oｎthｅbasｉs of the understａnding ｏｆdiscretｅＦoｕｒieｒsｅrｉes anｄth ｅtheorｅｔical basiｓof tｈe defｉnitｉon of MTＦ,ａｎd thus to ｅsｔaｂｌｉsh mathematiｃal modｅl.Ｓｅt up byｔhis ａrｔicle oｎthｅtheorｙｍodel, cｏmbｉneｄwｉｔh the ｄａｔa measｕｒｅd iｎlaboratｏｒy, ｔhe fundａmental and ｒeｌiａｂlｅexpｅriｍent reｓultｓａre obtaiｎed.Ｆinally，thｅpａｐｅｒpropｏses two ｋiｎds of measurement meｔhod of the corresｐonding ｍatlab proｇram,ｔhｅｒeｓults of nｕmerｉcａl mｅaｓuremｅnt anｄrｅｌiaｂlｅexperimeｎｔal mｅasurｅd MTＦexｐerimｅntal ｒesｕｌts ｏf writiｎｇgraduatｉon thesｉs ｍａin cｏｎteｎt．Keywords：Opｔiｃal tｒａｎsfer fuｎction，Ｆｏuｒieｒtrａnｓｆorm,Nat ｕral fｒequｅｎcy ｍethod; Sｌit scan ｍｅtｈoｄ目录第一章绪论 (1)1.1 光学传递函数简介1ﻩ1．2 光学传递函数的发展1ﻩ1.2.1 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3ﻩ１.4 本论文的主要内容4ﻩ第二章光学传递函数的基本理论5ﻩ2.1 光学成像系统的一般分析 (5)2.1.１透镜的成像性质5ﻩ２.1．2 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9ﻩ2.1.4 阿贝成像理论9ﻩ2．2光学传递函数的概念 ...................................................................................... 1０2.3光学传递函数的计算ﻩ１2２.3．1 以物像频谱为基础的计算ﻩ１22.3.2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14ﻩ２.4 离散傅里叶级数与MTF定义的理论依据 ........................................................ １5第三章光学传递函数的测量原理分析 . (18)3.1光学传递函数的测量方法综述18ﻩ3.2 实验中的两种测量方法原理分析 (19)３.2.1 固有频率目标法 (19)３.2.2 狭缝扫描法 ................................................................ 错误!未定义书签。
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。
紫外光学传递函数测量装置研究
ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．Ａｓ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ＯＴＦ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｊ ｕ ｓ ｔ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｅ ｄ ｖ ｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ —
置 。介 绍 了装 置 的 原 理 及 组 成 ， 采 用 中心 波 长 为 。 一３ ０ ０ ｎ ｍ 和 。 ＝ ： ＝ ３ ８ ０ ｎ ｍ ２种 ＯＴ Ｆ标 准 镜 头
在 ２个光谱 范 围内对 ＯＴＦ测量 装置进 行 了标定 和测试 ， 结 果表 明 ： 调 制传递 函数 （ ＭＴ Ｆ ） 的测 量
ｂｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｂｙ ｔ ｈｅ Ｏ ＴＦ ｓ ｔ ａ ｎｄ ａ ｒ ｄ ｌ ｅ ｎ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｅ ｎｔ ｒ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇｔ ｈｓ ｏ ｆ ３ ０ ０ ｎ ｍ ａ ｎ ｄ ３ ８ ０ ｎ ｍ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
值 与理论值 的 偏差 ： ±０ ． ０ ３ （ 轴 上） ； ±０ ． ０ ５ （ 轴 外） 。最后 ， 对 装 置 的 测 量 不 确 定 度 进 行 了评 估 。
关键 词 ： 紫外 ； 光 学传 递 函数 ； 测 量不确 定度
中图分类号 ： Ｔ Ｎ２ ０ ６ 文献 标 志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ５ ７ ６ ８ ／ Ｊ ＡＯ ２ ０ １ ３ ３ ４ ． ０ ２ ０ ３ ０ ０ １
第 ３ ４卷 第 ２ 期
２ ０ １ ３年 ３月
应
用 光
学
Ｖｏｌ ＿ ３ ４ ＮＯ． ２ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ２ — ２ ０ ８ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ２ ８ ４ — ０ ５
MTF、解像力测试以及相关测试方法
MTF、解像力测试以及相关测试方法引言：近几年，随着人们生活水平的提高，互联网交际圈的日益发达，人们对高橡素手机的需求越来越大，高像素手机镜头的市场需求量也随之水涨船高。
为此，需要评测人员对手机镜头和对应模组进行严格的评价，对模组的设计和产品的出货检验提供技术支持和保障。
我司主要从MTF测试，拍摄鉴别率测试，TV畸变测试，色彩还原性测试，杂光测试，鬼像测试以及相对照度测试等。
1.MTF测试MTF为光学调制传递函数测试，即Contrast Transfer Function，也就是：对比度转换函数。
Modulation是I的maximum减去I的minimum除以I的maximum加上I的minimum；也就是(光的最亮度减去光的最暗度)与(光的最亮度加上光的最暗度)的比值，所得出来的结果M，就是光的对比度。
物的Modulation为Mo，像的Modulation为Mi，MTF=Mi/Mo。
是利用一光强分布在空间上成正弦变化的物体经由待测系统收集并分析成像面上的光强分布（PSP），最后经由傅里叶换算所得出的结果。
它是手机模组镜头最准确的像质评测方式。
图1为测试的MTF曲线。
图1 MTF测试曲线我们公司研发实验室使用的是德国Trioptics公司的Image Master HR（研发阶段用MTF 测试仪），见图2。
车间内使用的是德国Trioptics公司的Image Master Pro5（工业性量产用MTF测试仪），见图3。
图2 Image Master HR及其操作界面图3 Image Master Pro5Image Master HR功能以及测试项目：在轴和离轴的MTF、LSF、PSF，EFL （1-50mm)，ThroughFocus/Freq.（离焦），Optical Distortion，FOV(View of angle)视场角，CRA(Chief Ray Angle)主光线入射角以及Relative Illumination相对照度。
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。
国内光学测试仪器发展与现状思考
引 言
各类 光学测 试仪器肩 负着光 学材料 、 件 、 元 组件 、 系统 、 仪器 的检测 任务 ； 负着 光学 工程 、 光 、 光器 、 肩 激 激 激 光工程 的检测任务 ； 肩负着 非光 学量 ， 如位 移 、 形变 、 流场 、 间隙 、 廓 、 （ ） 轮 粒 棒 等等 的精 密检 测任 务 。不 难
Ｃｈ ｎ ． Ｉ Ｓ ｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ｔ ａ ｏ ｒｍ ａ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉｓ ｉ ｅ ｄ ｓ ａ ｉｉ ｓ ａ ｄ ｓ ｍｅ ｒ ａ ｏ ｓ ａ ｏ ｔ ｉ ａ ｔｉ ｘ ｏ ｎ ｅ ｈ ｔ ｆ ｕ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ，ｆ ｉｐ ｒｔｅ ｎ ｏ ｅ ｓ ｎ ｂ ｕ ｖ ｏ ｔｃ ｌｔ ｓ ｉ ｇ ｉ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｔ ｔ ｓ Ｉ ｓ ｐ ｔ ｆ ｒ ｒ ｈ ｅ ｒ ｐ ｓ ｌ ｐ ｉａ ｅ ｔｎ ｎ ｔ ｕ ｎ ｓ ｓ ａ ｕ ． ｔ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｒ ｅ ｐ ｏ ｏ ａ ｓ ｗｈ ｃ ｓ ｐ ｅ ｐ ｔ ｉ ｉｈ ｉ ｓ ｅ ｄ ｕ ｏ
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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。
光学传递函数测试仪-Optikos
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领域的领导者，
公司 乐于提出这款精简、高效、易用的产品，用于产品质量监控的工具。
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含了申请过专利的
图像分析软件，以及实时的调制传递函数（ ）测试和分析。使用这种测试系
到、
、
、
电机控制的镜头支架能兼容不同直径的镜 头；使旋转角镜头支架来测量镜头的中心 定位和光轴偏置
透射率测量：
测量球面辐照度（有没有被测镜头都
可以）
精确度小于
，使用非镀膜参考
镜头来证实精确度小于
按照
的标准
适合测试以下焦距的镜头：
o
毫米（ 毫米的积分球）
o
毫米（ 毫米的积分球）
o
毫米（ 毫米的积分球）
手动控制的 轴： 毫米平移范
围， 毫米分辨率编码器
电机控制的 轴： 毫米平移范
围， 毫米分辨率
尺寸：
厘米， 公斤
左右
反射准直仪
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毫米有效焦距的消色差镜头
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可测试的镜头 测试仪能够测试大部分下列类型的镜头：
参数 入瞳直径
可见 多达 毫米
焦距
毫米（需要合适成像分析仪的物镜）
镜头的光圈
投影机镜头的MTF实时检测系统的研究
浙江大学硕士学位论文投影机镜头的MTF实时检测系统的研究姓名：曾明智申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：李海峰20070501１．国外的研究情况德国ＯＥＧ公司较早就开始研发光学传递函数测试系统，目前又新推出一款多功能的ＭＴＦ测量仪器－－ＯＴＳ５００，嘲如图（卜２）所示。
该仪器既可以测量光学系统的ＭＴＦ又可以测量ＥＦＬ（有效焦距）、ＢＬＦ（后焦距）、中心错误等，并都有较高的精度。
ＭＴＦ的测量范围是Ｏ－１０００１ｐ／ｍｍ，重复性和精度为３％。
图Ｉ－２０ＴＳ５００ＭＴＦ测量仪德国ＯＥＧ公司生产的视频ＭＴＦ测量仪—Ｖａｒｉａｎｔ，”如图（１－３）所示，可用于有限远／有限远及无限远／有限远的光路的测量。
ＭＴＦ测量是从刃边图像得出的，包括径向方向和切向方向。
刃边图像由样品和一个微物镜在ＣＣＤ芯片上成像。
评估系统包括一个图像采集卡和图像处理软件，它们可以对视频信号进行数字化处理和分析。
ＭＴＦ精度达到士０．０２，重复性为士０．Ｏｌ，空间频率范围为１０００１ｐ／ｍｍ，最大转轴角为士４５。
．图１－３ＭＴＦ测量仪—Ｖａｒｉａｎｔ美国ｏｐｔｉｋｏｓ公司生产的ｔｈｅＯｐｔｉｋｏｓＱＣＢｅｎｃｈ能测量透镜的ＭＴＦ，ＥＦＬ，ＢＦＬ等等，软件ｖｉｄｅｏＭＴＦＲ非常出色。
锄测量仪器如图（卜４）所示。
该仪器ＭＴＦ预ｑ量的正确率为士０．０４，重复度为士０．０２。
图１．４美国Ｏｐｔｉｋｏｓ公司生产的ＭＴＦ测量仪国外还有很多对光学传递函数测量技术的研究，∽”目前国外这些ＭＴＦ的测量仪器大都是比较大型的，多功能的，价格相对比较昂贵，应用于普通的光学系统并不经济，所以这些仪器在国内应用的并不多。
２．国内的研究情况我国也于１９７０年在以长春光机学院为首的光学科技工作者开始了自己的光学传递函数测量系统的研究工作。
武汉测绘科技大学电机学院刘明华等人于１９９７年研制开发了以ＣＣＤ为接收器的新型ＯＴＦ测量系统。
嘲该系统的特点是以精密的刀口为目标物，在物方作高精度扫描，直接以ＣＣＤ器件作为光电变换器件，并兼作采样狭缝，对刀口扩展函数进行高精度、高分辨率的自动扫描采样，同时配以微机技术，以数字傅里叶分析法测得光学系统的ＯＴＦ。
传函仪
典型的传函仪
测试仪器——以EROS型光学传递函数测定仪为例 EROS型光学传递函数测定仪是国际上应用较为广泛的 利用光电傅里叶分析法原理的OTF测量仪器，已形成 包括几种型号的一系列产品，以适应各种测量环境和 测量准确度的要求。
11 1 2 3 5 4 6 7 8 9 12 13 10
1-光源 2-聚光镜 3-可变滤光片 4-可变狭缝 5-平行光管物镜 6-被测物镜 7-空间频率狭缝 光源 聚光镜 可变滤光片 可变狭缝 平行光管物镜 被测物镜 空间频率狭缝 8-透镜 9-旋转光栅扫描器 10-半反半透镜 11-目视观察镜 12-聚光镜 13-光电接收器 透镜 旋转光栅扫描器 半反半透镜 目视观察镜 聚光镜 光电接收器
设光栅扫描速度为V，则有 u ' = Vt ，光通量随时间变化 的频率 rt = rV ，于是有:
4 i ( t ) = I 0 1 + MTF ' ( r ) cos [2 π rt t − PTF ( r ) ] π 14 − MTF ' ( 3 r ) cos [2 π(3 rt ) t − PTF ( 3 r ) ] 3π ⋅ 1 4 + MTF ' ( 5 r ) cos [2 π(5 rt ) t − PTF ' ( 5 r ) ] − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 5π
狭缝的影响
而实际上狭缝总会有一定宽度，用狭缝扫描正弦光栅像时， 探测到的信号是像函数与狭缝函数的卷积
i1 (u1 ' ) = ∫ s (u ' )i (u1 '−u ' )du '
−∞
∞
= I 0 + I a ⋅ MTF (r ) ⋅ MTF1 (r ) cos[2πru1 '− PTF (r ) − PTF1 (r )]
自动光学检测在中国的应用现状和发展
自动光学检测在中国的应用现状和发展自动光学检测（Automatic Optical Inspection，AOI）是一种非接触、非破坏的检测技术，它利用光学成像和计算机分析技术对电路板、半导体芯片等电子元件进行自动化检测，如善于检测元器件的焊点、结构、缺陷、线宽偏差等，以实现电子产品的质量控制和制造工艺的优化。
以下将介绍自动光学检测在中国的应用现状和发展。
1. 应用现状自动光学检测技术在中国的应用已经相对成熟，广泛应用于电子制造、汽车、航空航天等领域。
特别是在电子制造领域，由于产品结构越来越复杂，对质量的要求也越来越高，自动光学检测技术的应用呈现出快速增长的趋势。
目前国内自动光学检测设备的制造商主要有华为、中兴、航天飞工等。
2. 发展趋势自动光学检测技术在中国仍有巨大的发展空间。
随着人工智能技术的发展，自动光学检测可以与机器学习技术相结合，实现对电子制造中更细节、更复杂的产品进行检测，提高检测的准确率和速度，减少人工检测的成本。
此外，近年来，中国制造业呈现出大力推进“智能制造”的态势，自动光学检测技术作为智能制造的重要组成部分，将迎来更加广泛的应用和发展空间。
3. 挑战与机遇中国自动光学检测市场的发展也面临着一些挑战。
例如，市场的竞争激烈，国内外厂商纷纷进入市场，加剧了竞争，要想在市场上占据一席之地需要有强大的技术实力。
另外，自动光学检测的成本较高，需要大量的技术支持和设备投入。
但是，随着政府对智能制造的重视和对人工智能技术的推广，未来自动光学检测技术还是有很大的发展机遇，同时挑战也将推动自动光学检测技术的不断创新和发展，不断提高其检测精度和速度。
以上是自动光学检测在中国的应用现状和发展情况的简要概括，可以看出自动光学检测技术在中国市场具有广阔的应用前景和发展可能性。
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。
光传递函数的测量
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）
早期的星点法，通过观察ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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）。
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。
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）。
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。
IS-200传函仪的测量MTF数据分析
IS-200传函仪的测量MTF数据分析摘要像质评价一直是应用光学领域备受关注的问题，而目前调制传递函数(MTF)是评价像质的最客观、有效的方法。
因此，我们有必要利用仪器测量调制传递函数，且对测量结果的准确性和速度有较高的要求。
本文结合IS-200传函仪对调制传递函数进行评价像质展开了研究。
论文简要叙述了测量MTF的原理、国内外测量传函的仪器现状以及利用光学传递函数进行像质评价的方法。
论文着重介绍了IS-200传函仪及其使用方法，以thorlabs公司的AC-254-050-B-ML 为待测镜进行了实验测量，用ZYGO干涉仪进行了对比实验。
最后对仪器的测量准确度做了简单分析，对全文进行了总结。
30634关键词像质评价调制传递函数 IS-200传函仪误差分析毕业论文设计说明书外文摘要Title Data Analysis of the MTF Measurement EquipmentAbstractImage quality evaluation has been a major concern in applied optics field, and the Modulation Transfer Function(MTF) is the most objective and effective wayto evaluate the image quality. Therefore, it is necessary to use instruments measure the MTF, and we have a high requirement for the measurement accuracy and speed of the instruments. Based on the IS-200 measurement equipment, the thesis studied image quality evaluation using the optical transfer function. This paper briefly describes the principles of measuring MTF, the domestic and overseas present situation of instruments measuring MTF and image quality evaluation using MTF. Besides, the thesis specifically introduces the IS-200 instrument and how it works. The thorlabs's AC-254-050-B-ML under test,the experiment was carried out. The contrast experiment using the ZYGO interferometer is conducted. Finally, a simple analysis of instrument measurement accuracy was done and the full text was summarized .源自Keywords image quality evaluation modulation transfer function IS-200 measurement equipment error analysis目次1 引言 11.1 MTF发展史 11.2 传函仪发展状况 21.3 课题研究内容 32 MTF介绍 42.1 调制度（对比度） 42.2 点扩散函数和线扩散函数 42.3 调制传递函数基本概念 42.4 MTF评价像质 53 传函仪原理 74 IS-200传函仪使用说明 84.1 IS-200传函仪系统构成 84.2 Matrix软件 134.3 IS-200传函仪快捷使用说明 184.4 注意事项 195 实验测量 205.1 AC-254-050-B-ML待测镜 205.2 IS-200传函仪测量 225.3 ZYGO干涉仪测量 256 MTF测量数据与误差分析 266.1 MTF测量数据 266.2 传函仪误差分析 316.3 不同频率焦点位置测试结果差异 36结论 37致谢 39参考文献401 引言现如今，人们获取各种各样信息方式很多，但是其中的80％以上是通过视觉器官（眼睛）得到的。
2023年光学测量行业市场分析现状
2023年光学测量行业市场分析现状光学测量行业是指利用光学原理进行测量和检测的行业，广泛应用于工业制造、科研实验、医学领域等各个领域。
这个行业的市场规模不断扩大，主要受益于技术的不断发展和应用范围的扩大。
下面是光学测量行业市场分析的现状：1. 市场规模不断扩大：光学测量行业市场规模持续增长。
随着科技的进步和工业的发展，各种光学测量设备的需求不断增加。
例如，光学测量设备在工业制造中的应用主要包括尺寸测量、表面粗糙度测量、形状测量等，这些都需要高精度的光学测量设备来实现。
同时，科研实验和医学领域对光学测量设备的需求也在增加，推动了市场的进一步扩大。
2. 技术创新驱动行业发展：光学测量行业市场在技术创新的推动下得到了迅猛发展。
例如，激光干涉仪、激光测距仪等新型光学测量设备的出现，极大地提高了测量精度和测量速度，满足了不同领域的需求。
同时，随着数字化和自动化技术的发展，光学测量设备的智能化和自动化程度也越来越高，提高了工作效率和准确性。
3. 产业竞争激烈，市场格局逐渐形成：光学测量行业市场竞争激烈，有众多的企业参与其中。
在国内市场中，一些大型的光学仪器设备企业占据主导地位，拥有较强的技术研发能力和市场渠道。
同时，一些中小型企业也在市场中崭露头角，通过技术创新和市场拓展，逐步形成自己的市场份额。
在国际市场中，一些外资企业占据重要地位，国内的企业需要加强技术创新和市场开拓，提升自身的竞争力。
4. 行业面临机遇和挑战：光学测量行业市场面临着机遇和挑战。
机遇主要来自于国内外市场的需求不断增加，行业的技术水平不断提高，以及国家对于技术创新和产业升级的支持政策。
然而，行业也面临着一些挑战，例如技术创新的迅猛发展，不断提高的客户需求，以及国内外竞争的加剧等。
企业需要不断提高技术水平和市场竞争力，以应对这些挑战。
总之，光学测量行业市场前景广阔，市场规模不断扩大，技术创新驱动行业发展。
然而，市场竞争激烈，企业需要加强技术研发和市场开拓，提高自身的竞争力。
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。
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文章编号:1005-5630(2003)05-0048-05光学传递函数测试仪的现状和发展趋势Ξ樊 翔,倪旭翔(浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心,浙江杭州310027) 摘要: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。
给出光学传递函数的基本理论,介绍了目前国内外主要光学传递函数测试仪的数学模型、测试原理、基本结构和主要性能,并阐述了今后光学传递函数测试仪的发展趋势。
关键词:光学传递函数;测试仪;现状;发展趋势中图分类号:T H 74 文献标识码:APresen t status and developmen t trend of OTF testi n g i n stru men tFA N X iang ,N I X u 2x iang(CN ERC fo r Op tical In strum en t ,Zhejiang U n iversity ,H angzhou 310027,Ch ina ) Abstract :T he op tical tran sfer functi on (O T F )is w ell know n as the m o re ob jective and effective m ethod that is u sed in evaluating the op tical system i m aging quality .In th is p ap er the fundam en tal theo 2ry is p resen ted ,the m ain O T F testing in strum en ts hom e and ab road at p resen t are in troduced in ou r coun try and fo reign ,including their m athem atical m odel ,m easu ring p rinci p le ,basic structu re and m ain p erfo rm ance .T he developm en t trends of O T F testing in strum en t are also rep resen ted sp ecially .Key words :O T F ;testing in strum en t ;p resen t statu s ;developm en t trend1 引 言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。
为了能准确评价光学系统的成像质量,人们研究了许多种检验方法,如:几何像差检验、鉴别率检验、星点检验。
但这些检验方法都各有自己的适用范围和局限性。
近代光学理论的发展,证明了光学系统可以有效地看作一个空间频率的滤波器,而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,这个对比特性就是所谓的光学传递函数。
用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是前面方法的发展。
它是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的,也就是把物体的光场分布函数展开成傅里叶级数(物函数为周期函数)或傅里叶积分(物函数为非周期函数)的形式。
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。
第25卷 第5期2003年10月 光 学 仪 器O PT I CAL I N STRUM EN T S V o l .25,N o.5O ctober,2003Ξ收稿日期:2003204225作者简介:樊 翔(19772),男,江西南昌人,硕士生,主要从事光学测量仪器方面的研发。
2 数学模型O T F 从测量原理上可分为:扫描法、自相关法、互相关法、频谱分析法等。
目前大多数O T F 测试仪都采用了数字傅里叶分析法,其数学模型为[1,2]:O T F (u ,v )=∫∞-∞∫∞-∞P S F (x ,y )exp [-i 2Π(x u +y v )]d x d y (1) 式中x ,y 为参考像面的坐标,u 、v 分别是沿x ,y 方向上的空间频率。
PS F 是点扩散函数。
二维O T F 的计算都比较困难。
因此常在一个确定的方位角<下测量。
因为空间频率展开的方位角<确定以后,在这个方向上的O T F 可以用一维函数表示。
一般令<=0,则(1)式可写成:O T F (u )=∫∞-∞L S F (x )exp (-i 2Πux )d x =M T F (u )exp [-iP T F (u )](2)其中L S F (x )=∫∞-∞P S F (x ,y )d y (3)式中L S F 为线扩展函数,M T F 为调制传递函数,P T F 为相位传递函数,PS F 为点扩展函数。
(2)式表明在非相干照明条件下,O T F 为L S F 的傅里叶变化。
将(2)数字化,则可得到:O T F (u )=∃x ∑N -1k =0L S F (x k )exp (-2Πix k )(4)式中∃x 为采样间隔。
3 发展现状3.1 国外方面德国O GE 公司生产的U n ilen s 系列的全能透镜测量仪,使用了CCD 光电转换器件,可以进行M T F 、焦距、截距及星点的测量。
其测量过程是与计算机上高分辨力图像处理系统联合进行的,排除了操作人员的主观误差,并可以对测量数据快速记录和处理。
其M T F 精度达到±0.02,重复性为±0.01,空间频率范围为0～1000l mm ,最大离轴角为±45°。
如图1所示:图1 U n ilen s 全能透镜测量仪另外,O EG 公司还生产了另一种视频M T F 测量仪——V arian t 。
它可以用于有限远 有限远及无限远 有限远的光路测量。
这种自动测量形式使之非常适合于在生产中对透镜进行100%的测量,以及来件和最终检验。
它的M T F 测量是从刃形图像得出的,包括径向和切向。
刃形图像由样品和一个微物镜在CCD 芯片上成像。
评价系统包括一个图像采集卡和图像处理软件,它们可以对视频信号进行数字化处理和分析。
M T F 精度达到±0.02,重复性为±0.01,空间频率范围为0～1000l mm ,最大离轴角为±45°,如图2・94・第5期樊 翔等: 光学传递函数测试仪的现状和发展趋势 所示:图2 V arian t 视频M T F 测量仪美国O p tiko s 公司生产的the O p tiko s O p T est TM T esting System 使用于多种透镜的测量,其软件和硬件的性能都非常出色,可以测量M T F 、PT F 、L SF 、PSF 、ESF 及像散。
德国TR I O PT I C 公司生产的传递函数测试仪M T F -T est Stati on s 可以测量M T F 、PT F 、有效焦距、曲率、畸变、相对透射、渐晕、像散、和简谐畸变。
其主要技术参数为:M T F 精度达到±0.02,重复性为±0.01,空间频率范围为0～2000l mm ,最大离轴角为±60°。
3.2 国内方面武汉测绘科技大学光电学院的刘明华等人研制开发了以CCD 为接收器的新型O T F 测试系统。
该系统以精密的刀口为目标物,在物方作高精度扫描,直接以CCD 器件作为光电变换器件,并兼作采样狭缝,对刀口扩展函数进行高精度、高分辨力的自动扫描采样,同时配以微机技术,以数字傅里叶分析法测得光学系统的O T F 。
该系统测量M T F 的不重复性优于±0.02,确定度优于±0.03[3]。
上海第二工业大学的赵燕玉等人研制的O T F 测量系统。
使用扫描法进行测量,以狭缝作为目标物,以CCD 作为接收器件,对接收到的狭缝经物镜所成的像——线扩展函数进行采样,并用离散傅里叶变换得到了O T F 。
该系统的精度为0.03,重复性为0.02,在2分钟内测出物镜的10种空间频率的M T F 值[4]。
西安应用光学研究所的杨红等人设计的大口径可见光到红外波段O T F 测试仪。
该仪器的主要特点是:大口径、宽光谱、宽量限、准确度高、功能齐全(可测量照相系统的O T F ,并兼有测量焦距、放大率和光谱透射比等参数)、自动化程度高、性能稳定。
它采用组件式组合,各组件可安放或固定在光学平台上,与被测系统组成不同的共轭方式的光路。
O T F M T F 的测量都在计算机控制下进行。
它测量不确定度为:可见光至红外波段:轴上0.03、轴外0.05;红外波段:轴上0.04,轴外0.06。
重复性:0.01,空间频率范围为0～300l mm ,视场角±30°[5]。
浙江大学的林逸群等人在90年代初设计了一种O T F 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L SF ,再对L SF 进行离散傅里叶变换而获得表征被测物镜成像质量的M T F 和PT F 。
该仪器在0～300l mm 范围内的测试精度<±0.02和重复性<±0.01[6]。
随着集成电路技术的飞速发展,出现了集成度高,几何尺寸精确,光敏元小,灵敏度高的CCD 和C M O S 成像器件来代替传统的光电装置(如光电倍增管),再加上计算机技术的不断发展,所以上述O T F 测试仪中基本上都使用数字傅里叶分析法,且光电转换器件大多是CCD (电荷耦合器件),这是因为CCD 既有光电转换功能,又具有信号电荷的存储、转移和读出功能。
它能把一幅空间域分布的图像,变换为一列按时间域离散分布的电信号。
并且有灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、像元尺寸小、几何精度高、抗振动和潮湿及成本低的特点。
由于CCD 图像传感器是以时间积分方式工作的,光积分时间可以在很宽的范围内调节,所以输出信号易于与计算机连接,进行数字化处理。
4 发展趋势目前研制O T F M T F 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・05・ 光 学 仪 器第25卷术,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。