Přednáška Omezení rozlišení objektivu difrakcí

Transkript

1 Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Přednáška Omezení rozlišení objektivu difrakcí v Materiál je určen pouze jako pomocný materiál pro tudenty zapané v předmětu: Videometrie a bezdotykové měření, ČVUT- FL, katedra měření, přednášející Jan Ficher Jan Ficher,

2 Obah Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha MTF modulační přenoová funkce nímače, teoretická OTF optická přenoová funkce objektivu, difrakční limit Objektiv, geometrické chyby Ovětlovače pro nímací ytémy Příklady ovětlovačů nímky 2

3 Protorový optický ignál Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Promítání obrazu na nímač, protorově proměnná int. ozáření enzoru e protorový optický ignál, perioda ignálu P [m] protorová frekvence f [m -1 ], čar (rep, liniových párů / m) inuový průběh ( obdélníkový průběh černé a bílé pruhy) e0 třední hodnota, A- obah třídavé ložky - modulace f 1 1 [ ] = m P e [W/m 2 ] P emax ( x) = 0(1 Aco 2π f x) e e + e0 0 A 1 emin x[m] 3

4 Vztah a kontratu a modulace Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Kontrat optického obrazového ignálu K 0 porovnání e vztahem K + ( x) = 0(1 Aco 2π f x) e e + = e max e min 0 e max 0 K 1 0 e min 4

5 Vztah a kontratu a modulace Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Kontrat optického obrazového ignálu K 0 porovnání e vztahem K + ( x) = 0(1 Aco 2π f x) e e + = e max e min 0 e max 0 K 1 0 e min kontrat K 0 odpovídá velikoti (hloubce) modulace A K 0 = + e max e min e0 e0 = = e max e min e0 (1 + A) (1 + A) + e0 (1 A) (1 A) A 5

6 Optická přenoová funkce - OTF Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha OTF Optical Tranfer Function funkce přenou kontratu (přeno modulace) optickou outavou OTF (f ) K0_vyt OTF ( f) = K 0_ vtup Přeno kontratu pro (f =0) je 1, proto potačuje porovnávat kontrat obrazu K 0 na výtupu při dané protorové f a při f =0 OTF( f ) = K K 0_vyt 0_ vtup ( f ( f ) = 0) Rozlišení objektivů - udávané také pomocí PSF (Point Spread Function) - obdoba odezvy outavy na iracův impul v protorové oblati - zobrazení zářícího bodového zdroje, přepočet PSF OTF (analogicky viz předmět ignály a outavy) 6

7 ifrakce na kruhovém otvoru Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Ohyb záření (difrakce) na kruhovém otvoru, potup záření i za kruhovým otvorem pod úhlem prvního mimima δ 1m δ 1m λ Obrazem bodu na nímači ve vzdálenoti l je větlá kruhová topa e větlými mezikružími, 1m průměr tředu prvního tmav. kruhu mezi větlými čátmi 7

8 ifrakce na kruhovém otvoru Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Ohyb záření (difrakce) na kruhovém otvoru, potup záření i za kruhovým otvorem pod úhlem prvního mimima δ 1m δ 1m λ Obrazem bodu na nímači ve vzdálenoti l je větlá kruhová topa e větlými mezikružími, 1m průměr tředu prvního tmav. kruhu mezi větlými čátmi λ 1 m = 2 l δ1m = 2,44 l Z Z S Z δ 1m O Z 1m 1S l S 8

9 ifrakční limit rozlišení objektivu Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Telecentrický vazek na vtupu geometricky zobrazí pouze větlý bod Ohyb záření (difrakce) na cloně objektivu λ δ1m Odchylka o δ 1m a zobrazení v ohnikové rovině l = f větlý bod ohyb paprků F f větlá topa 9

10 ifrakční limit rozlišení objektivu Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Telecentrický vazek na vtupu geometricky zobrazí pouze větlý bod Ohyb záření (difrakce) na cloně objektivu λ δ1m Odchylka o δ 1m a zobrazení v ohnikové rovině l = f, k c clonovéčílo obj. λ λ = 2 l δ1m = 2,44 l = 2,44 f = 2,44 kc 1 m λ k = c f větlý bod ohyb paprků F f větlá topa 10

11 ifrakční limit rozlišení objektivu Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Telecentrický vazek na vtupu geometricky zobrazí pouze větlý bod Ohyb záření (difrakce) na cloně objektivu λ δ1m Odchylka o δ 1m a zobrazení v ohnikové rovině l = f, k c clonovéčílo obj. λ λ 1 m = 2 l δ1m = 2,44 l = 2,44 f = 2,44 kc λ Rozlišení detailů větlých dvou bodů vzdálených na nímači o vzdálenot d 1 (maximum 2. bodu do minima 1. bodu) k = c f větlý bod f F ohyb paprků větlá topa obr. bodu 1 obr. bodu 2 d 1 11

12 ifrakční limit rozlišení objektivu Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Telecentrický vazek na vtupu geometricky zobrazí pouze větlý bod Ohyb záření (difrakce) na cloně objektivu λ δ1m Odchylka o δ 1m a zobrazení v ohnikové rovině l = f, k c clonovéčílo obj. λ λ 1 m = 2 l δ1m = 2,44 l = 2,44 f = 2,44 kc λ Rozlišení detailů větlých dvou bodů vzdálených na nímači o vzdálenot d 1 (maximum 2. bodu do minima 1. bodu) d k = c f 1 kc λ větlý bod f F ohyb paprků větlá topa obr. bodu 1 obr. bodu 2 d 1 12

13 ifrakční limit rozlišení objektivu Před A3M38VBM, J. Ficher, kat. měření, ČVUT FL Praha Telecentrický vazek na vtupu geometricky zobrazí pouze větlý bod Ohyb záření (difrakce) na cloně objektivu λ δ1m Odchylka o δ 1m a zobrazení v ohnikové rovině l = f, k c clonovéčílo obj. λ λ 1 m = 2 l δ1m = 2,44 l = 2,44 f = 2,44 kc λ Rozlišení detailů větlých dvou bodů vzdálených na nímači o d 1 (maximum 2. bodu do minima 1. bodu) minimální úhlové rozlišení 1 δ1 kc λ f d k = c f 1 kc λ větlý bod f F ohyb paprků větlá topa obr. bodu 1 obr. bodu 2 d 1 13