چه کسی تصمیم به وضوح سیستم نوری می گیرد؟

وضوح سیستم نوری تحت تأثیر دیافراگم ، فاصله کانونی و آشکارساز است ، اما پارامترهای مختلف در سطوح مختلف نقش اصلی را ایفا می کنند.

• وضوح نظری

عمدتا توسط دیافراگم (حد پراش) تعیین می شود. با توجه به معیار ریلی ، وضوح زاویه ای نظری سیستم نوری توسط دیافراگم (D) تعیین می شود ، و فرمول این است:

جایی که λ طول موج نور است. هرچه دیافراگم بزرگتر باشد ، حداقل مسافت زاویه ای که می تواند برطرف شود ، کوچکتر باشد. به عنوان مثال ، وضوح نظری یک تلسکوپ با قطر 1 متر برای نور مرئی (λ =550 nm) در مورد 0 14 قوس است. وضوح نظری تلسکوپ هابل (2.4 متر) در مورد {6}} 0 5 قوس است ، در حالی که این تلسکوپ جیمز وب (6.5m) می تواند به 0.02 قوس دهد.

معیار ریلی: در سیستم نوری تصویربرداری ، قدرت حل کننده توانایی اندازه گیری تصویر دو شیء مجاور است. با توجه به پراش ، تصویر تشکیل شده توسط سیستم دیگر یک تصویر نقطه هندسی ایده آل نیست ، بلکه یک نقطه (دیسک هوایی) با اندازه مشخص است. هنگامی که دو نقطه شی خیلی نزدیک هستند و لکه های آنها با هم همپوشانی دارند ، ممکن است تشخیص تصاویر دو نقطه شی غیرممکن باشد. یعنی محدودیت وضوح در سیستم نوری وجود دارد ، که معمولاً معیار پیشنهادی ریلی را اتخاذ می کند: وقتی مرکز یک دیسک هوایی با حلقه تیره مرتبه اول دیسک هوایی دیگر همزمان است ، فقط دو تصویر قابل تشخیص است.

• فاصله کانونی و وضوح مکانی

وضوح زاویه ای را به صفحه تصویربرداری تبدیل کنید ، و فاصله کانونی (F) وضوح زاویه ای را به وضوح خط در ردیاب تبدیل می کند (واحد: M/پیکسل):

هرچه فاصله کانونی طولانی تر باشد ، وضوح خط مربوط به وضوح زاویه ای یکسان بیشتر است. به عنوان مثال ، برای سیستمی با فاصله کانونی 12 متر ، اگر وضوح زاویه ای {1}}} 1 قوس باشد ، وضوح خطی حدود 5.8 میکرون است. با این حال ، فاصله کانونی بر وضوح زاویه ای نظری تأثیر نمی گذارد ، بلکه فقط مقیاس تصویربرداری را تعیین می کند ، یعنی چند پیکسل وضوح نظری در بخش اول توزیع می شود. اگر اندازه پیکسل ثابت باشد ، هرچه فاصله کانونی طولانی تر باشد ، پیکسل های بیشتری توسط همان شیء در ردیاب تلسکوپ با همان وضوح اشغال می شوند. با این حال ، هرچه فاصله کانونی طولانی تر و دیافراگم نسبی کوچکتر باشد ، سیستم نوری از همان شیء انرژی کمتری جمع می کند. در این زمان ، نسبت سیگنال به نویز ردیاب باید برای مدت طولانی زیاد و یکپارچه شود. بنابراین ، فاصله کانونی نیز توسط ردیاب محدود است.

• ردیاب

اندازه پیکسل و میزان نمونه برداری آشکارساز "سقف" با وضوح واقعی به طور مستقیم بر وضوح قابل دستیابی واقعی تأثیر می گذارد. محدودیت اندازه پیکسل: اگر اندازه پیکسل ردیاب از وضوح خط سیستم بزرگتر باشد ، جزئیات را نمی توان تشخیص داد. به عنوان مثال ، اگر وضوح خط 5 میکرون و اندازه پیکسل 10 میکرون باشد ، وضوح واقعی توسط ردیاب محدود است. قضیه نمونه گیری Nyquist: برای تجزیه و تحلیل کامل هدف ، اندازه پیکسل باید کمتر از 1/2 از وضوح خط باشد.
این دو فرکانس است که ما اغلب در طراحی نوری در مورد آنها صحبت می کنیم ، یکی فرکانس برش Nyquist و دیگری فرکانس برش نوری است.

• خلاصه

حد نظری وضوح با دیافراگم (حد پراش) تعیین می شود ، اما وضوح واقعی با تلاطم جوی (سیستم زمینی) ، انحراف نوری ، تطبیق با فاصله کانونی و عملکرد ردیاب محدود می شود.
توسعه علم و فناوری از پیشرفت ابزارهای تحقیقاتی علمی جدا نیست.