透镜的光学传递函数的实验研究.docVIP

·实 验 技 术· 透镜的光学传递函数的实验研究周建华，严高师( 电子科技大学 光电信息学院，成都610054)摘 要: 用 CCD 相机采样空间频率分别为 10 l ·实 验 技 术· 透镜的光学传递函数的实验研究 周建华，严高师 ( 电子科技大学 光电信息学院，成都 610054) 摘 要: 用 CCD 相机采样空间频率分别为 10 lp / mm、25 lp / mm、50 lp / mm 和 80 lp / mm 的矩形光栅通过一个待测透镜后的像， 再通过相关算法算出该透镜在相应空间频率下的光学传递函数值，并与 ZEMAX 仿真结果进行比较。结果表明，实验结果 与理论分析和仿真结果一致，证明了该测量方法的正确性。该实验项目对相关专业的本科生开放，对学生了解傅里叶光学 的应用具有重要的意义。 关 键 词: 矩形光栅; 空间频率; 光学传递函数; 傅里叶光学 中图分类号: O432. 2; TQ577. 71; G642. 423 文献标志码: A doi: 10． 3969 / j． issn． 1672 － 4550． 2012． 06． 001 Experimental Research on Optical Transfer Function of a Lens ZHOU Jian-hua，YAN Gao-shi ( School of Optoelectronic Information，Univerisity of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China) Abstract: A CCD camera is used to simply the images，which are generated by a rectangle grating with spatial frequencies of 10 lp / mm，25 lp / mm，50 lp / mm and 80 lp / mm through a lens under test. The Optical Transfer Functions ( OTF) under corresponding spa- tial frequencies are calculated. Compared with ZEMAX simulation，the experimental results are consistent with theoretical analysis and simulation results，which validates the measurement method. The experiment is opened to undergraduate students of the relevant profes- sional and serves as an useful tool for students to understand the Fourier optics. Key words: rectangle grating; spatial frequency; optical transfer functions; Fourier optics 随着光学器件的不断发展，光学系统成像质量 的评价越来越成为应用光学 领域中一个核心的问 题。在比较和分析了多种评价方法 ( 几何像差、波 像差、鉴别率、星点) 的优缺点后发现，光学传递 函数( Optical Transfer Function，OTF) 是 一 个 客 观、 准确、定量的像质评价指标，并且能够直接方便地 进行测量［1］。因 而 测 量光学系统的光学传递函数 ( OTF) 具有重要的意义。 ∞ ∞ A( x，y) = ∫ ∫ A( νx ，νy ) exp? i2π( νx x + νy y) ? dνx dνy － ∞ － ∞ ( 1) 式中，A( νx ，νy ) 为 A ? x，y ? 的傅里叶频谱。 当该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: 振幅下降和相位变化，这一 综合过程可表示为: B( νx ，νy ) = A( νx ，νy ) ·H( νx ，νy ) ( 2) 式中，B( νx ，νy ) 为 像 的 傅 里 叶 频 谱。H ( νx ， νy ) 称为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制 传递函数 ( Modulation Transfer Function，MTF) ，相 光学传递函数( OTF)