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用MTF评价光锥成像质量的研究

张薇  
【摘要】:光锥是一种可以提供放大或缩小的、无畸变图像传输的传象器件,其放大和缩小倍数等于光锥两端面直径之比。由于光锥的传像特性,被越来越广泛地应用于微光摄像系统像增强器与CCD的耦合成像、医学、牙科辐射影像学、视频成像、荧光学等领域。作为一种图像中继元件,光锥传象质量的好坏直接关系到整个系统成像的品质。怎样有效、客观地对其成像质量进行评价,成为一个十分突显的技术问题。 光学传递函数是一种客观、准确、综合、可测的像质评价指标,被广泛地应用于传统光学元件的像质评价。调制传递函数(MTF)定义为光学传递函数的模。由于光锥的离散特性,用MTF评价其成像质量时存在一些特殊问题。如何将调制传递函数引入光锥像质评价,并设计出简单、可行的光锥MTF测试方法,是本文将解决的主要问题。 本文的主要研究内容和创新点为: 从光学调制传递函数定义出发,结合光锥的传像特点,给出了光锥MTF的理论推导。将MTF引入光锥像质评价,使其与传统光学元件的像质评价方法得到统一; 在调制传递函数的传统测量方法基础上,提出了适用于光锥MTF检测的星点成像法和刀口扫描法。利用计算机图像、数据处理技术以及高精度的步进电机,提高了MTF的测试的精度,为离散光学元件MTF测试提供了方法借鉴; 从检测光锥的MTF出发,探求了数值孔径、分辨率、有效填充率、缺陷、有效透过率等光锥的光学、几何参数之间的相互制约关系,将影响光锥成像质量的各个分立因素联系起来,为光锥的设计优化、工艺改进提供依据。


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