反映光學系統能分辨物體細節的能力:分辨率

2011-02-11

                                              反映光學系統能分辨物體細節的能力:分辨率

      分辨率是反映光學系統能分辨物體細節的能力，它是光學系統一個很重要的性能，因此也可以用分辨率來作為光學系統的成像質量評價方法。

      瑞利指出“能分辨的二個等亮度點間的距離對應艾里斑的半徑”，即一個亮點的衍射圖案中心與另一個亮點的衍射圖案的第一暗環重合時，這二個亮點則能被分辨。這時在二個衍射圖案光強分布的迭加曲線中有二個極大值和一個極小值，其極大值與極小值之比為1:0.735，這與光能接收器（如眼睛或照相底板）能分辨的亮度差別相當。若二亮點更靠近時，則光能接收器就不能再分辨出它們是分離開的二點了。

      根據衍射理論，無限遠物體被理想光學系統形成的衍射圖案中，第一暗環半徑對出射光瞳中心的張角為

式中為光學系統的小分辨角，為出瞳直徑。對的單色光，以（″）來 表示小分辨角時，有

是計算光學系統理論分辨率的基本公式，對不同類型的光學系統可推導出不同的表達形式。

      分辨率作為光學系統成像質量的評價方法并不是一種完善的方法，這是因為光學系統的分辨率與其像差大小直接有關，即像差可降低光學系統的分辨率。但在小像差光學系統（例如望遠系統）中，實際分辨率幾乎只與系統的相對孔徑（即衍射現像）有關，受像差的影響很小。而在大像差光學系統（例如照相物鏡）中，分辨率是與 系統的像差有關的，以分辨率作為系統的成像質量指標，這是常用的方法。但由于用于分辨率檢測的鑒別率板為黑白相間的條紋，這與實際物體的亮度背景有著很大的差別；此外，對同一光學系統，使用同一塊鑒別率板來檢測其分辨率，由于照明條件和接收器的不同，其檢測結果也是不相同的。對照相物鏡等作分辨率檢測時， 有時會出現“偽分辨現像”，即分辨率在鑒別率板的某一組條紋時已不能分辨，但對更密一組的條紋反而可以分辨，這是因為對比度反轉而造成的。因此用分辨率來 評價光學系統的成像質量也不是一種嚴格而可靠的像質評價方法，但由于其指標單一，且便于測量，在光學系統的像質檢測中得到了廣泛應用。