光学传递函数测量实验：使用波形发生器与CCD

"这篇文档是关于光学传递函数测量和透镜像质评价的实验指导，主要涉及波形发生器、CCD相机等设备的使用，以及光学系统成像质量的评估方法。" 实验中提到的知识点包括： 1. **光学传递函数 (OTF)**：OTF 是衡量光学系统对不同空间频率信息传递能力的关键指标，它由模部（调制传递函数 MTF）和相位部（相位传递函数 PTF）组成。MTF 描述了系统对不同频率细节的保留程度，而 PTF 关注的是相位变化。 2. **线性空间平移不变系统**：光学成像过程可近似为这种系统，允许我们在频域内分析系统的响应特性。这有助于理解成像质量与输入信号频率的关系。 3. **傅里叶变换**：在公式（1）中，物体可以用傅里叶变换表示为不同空间频率的正弦函数叠加。傅里叶变换是理解和分析光学成像的基础工具。 4. **调制度和相位变化**：经过光学系统后，物体的高频和低频成分会经历调制度下降和相位变化，这通过光学传递函数 H 表示。 5. **成像质量和失真**：当 H=1 时，意味着成像无失真，保持了物体的所有信息。MTF 的值越接近1，表明成像质量越高，失真越小。 6. **实验设备**：实验需要用到的设备有导轨、滑块、调节支座、支杆、透镜夹、干板夹、多用途三色LED面光源、波形发生器、待测透镜、CCD相机及其稳压电源、CCD光阑、图像采集卡和微机软件。这些设备用于模拟和测量光学系统的成像性能。 7. **实验操作**：描述中提到了打开微机和图像采集软件，设置好CCD，然后使用波形发生器和透镜进行实验操作。 8. **实验目的**：实验目的是理解OTF测量的基本原理，掌握近似评价光学系统成像品质的方法，以及学习抽样、平均和统计算法在实验数据处理中的应用。 9. **像差**：光学系统中，光波在孔径光栏上的衍射和像差（如球差、彗差等）会影响成像质量。像差的存在是光学系统无法实现理想保真成像的主要原因。 10. **实验步骤**：包括开启设备、设置实验环境、安装透镜和波形发生器，以及使用CCD进行图像采集和分析。 通过这个实验，学生能够深入理解光学系统的成像性能，并掌握评估和优化光学系统的重要技术。