一．焦距的測(cè)量 1.放大倍率法測(cè)焦距

被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)放置在已知焦距為f0的平行光管的物鏡前，平行光管物鏡焦平面上放置玻羅板（一組已知刻線間隔的精密分劃板）；在被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)焦面上用顯微鏡瞄準(zhǔn)玻羅板的像，設(shè)玻羅板某一對(duì)線寬為d，在被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的焦面上所成像的線寬為d`，則被測(cè)系統(tǒng)的焦距f為

平行光管的焦距f0為被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的焦距f的3～5倍。 2.精密測(cè)角法測(cè)焦距

分劃板放置在被測(cè)平行光管的焦面上，經(jīng)經(jīng)緯儀放置在被檢光學(xué)系統(tǒng)的前面，用經(jīng)緯儀測(cè)量某一線對(duì)（線對(duì)寬度為L(zhǎng)）對(duì)應(yīng)的夾角為ω，則被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的焦距f為

二．視場(chǎng)的測(cè)量 1.運(yùn)用精密測(cè)角裝置測(cè)量視場(chǎng)

將測(cè)量顯微鏡放置在被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的像方并與被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)一并安放在轉(zhuǎn)臺(tái)上。被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的物方安放帶目標(biāo)點(diǎn)的平行光管。將轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)到一邊緣能看到目標(biāo)像，記下轉(zhuǎn)臺(tái)的角度值ω1，再轉(zhuǎn)到另一邊緣能看到目標(biāo)像，記下轉(zhuǎn)臺(tái)的角度值ω2，則被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)為

2.運(yùn)用大視場(chǎng)平行光管測(cè)量視場(chǎng)

大視場(chǎng)平行光管主要用于角度測(cè)量，在大視場(chǎng)平行光管的焦面處放置一刻有角度值的分劃板。檢測(cè)視場(chǎng)時(shí)，將被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)大視場(chǎng)平行光管，能看清分劃板上標(biāo)有的視場(chǎng)角度值，就是被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)。 三．像質(zhì)的測(cè)量 1.分辨率的檢測(cè)

照相系統(tǒng)空間分辨率用平行光管加分辨率板進(jìn)行測(cè)量。在平行光管的焦面上放置對(duì)應(yīng)板號(hào)的柵格分辨率板，在平行光管的物方放置被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，在被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的像方用測(cè)量顯微鏡觀察，能將分辨率板最小柵格四個(gè)方向上的條紋看清楚，記下分辨率板板號(hào)和單元號(hào)，再查表找到相應(yīng)的條紋線寬b和空間頻率N0。

被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的空間分辨率N可表示為

上式中，f0為平行光管的焦距，f為被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的焦距。 被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的角分辨率α為

分辨率檢測(cè)還用到了其他很多種分辨率板，也可以定制分辨率板。 2.畸變檢測(cè)

對(duì)于無(wú)限遠(yuǎn)視場(chǎng)角為ω的目標(biāo)經(jīng)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)后成像在焦面F處，對(duì)應(yīng)的像高為y`，若近軸焦距為f，相應(yīng)的理論像高y為

則絕對(duì)畸變?chǔ)膁為

視場(chǎng)角ω定義了光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際焦距f`，則有

畸變?chǔ)膁為

上式表明，畸變定義為各視場(chǎng)角下實(shí)際像高與理論像高的差值，同時(shí)也可定義為各視場(chǎng)角下實(shí)際焦距與近軸理論算出的焦距的差值。 畸變的檢測(cè)方法有兩種： 一種是按被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)工作光路的逆向光路檢測(cè)畸變；

另一種是按被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)工作光路方向檢測(cè)畸變。

這兩種檢測(cè)方法只是檢測(cè)光路相反，在畸變計(jì)算上是一樣的。

3.星點(diǎn)檢測(cè)法

由于任意物的分布都可以看成無(wú)數(shù)個(gè)具有不同強(qiáng)度的、獨(dú)立發(fā)光點(diǎn)的集合；任意物的像就是這無(wú)數(shù)個(gè)星點(diǎn)像的集合。因此，星點(diǎn)像的光強(qiáng)分布函數(shù)就決定了該系統(tǒng)的成像質(zhì)量。 另外，星點(diǎn)像的光強(qiáng)分布比較易于描述，所以星點(diǎn)檢測(cè)法是檢測(cè)成像光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量時(shí)最基本、最簡(jiǎn)單的一種方法。

光源通過(guò)聚光鏡照亮位于平行光管焦面的星點(diǎn)板小孔，從平行光管出射的平行光經(jīng)待測(cè)物鏡，在其焦面上成像，然后用目鏡（測(cè)量顯微鏡）對(duì)所成的像進(jìn)行觀察。 根據(jù)星點(diǎn)衍射圖的特征準(zhǔn)確可靠地判斷光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)及影響像質(zhì)的主要因素。 星點(diǎn)檢測(cè)法對(duì)檢測(cè)人員要求比較高，除了要求檢測(cè)人員掌握星點(diǎn)檢測(cè)的基本原理外，還必須了解單獨(dú)具有某種像差或缺陷的星點(diǎn)衍射鏡的特征。 星點(diǎn)檢測(cè)法可以檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的共軸性、球差、位置色差、彗差、像散及其客觀存在的工藝。 隨著CCD和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)圖像數(shù)字化已成為現(xiàn)實(shí)，可以用計(jì)算機(jī)采集星點(diǎn)圖像，而且可以同時(shí)再現(xiàn)焦前、焦面和焦后的星點(diǎn)圖像，判斷像差的性質(zhì)與大小。

4.干涉儀法

光學(xué)系統(tǒng)的波像差是指通過(guò)被檢光學(xué)系統(tǒng)后的實(shí)際波面相對(duì)于理想波面的偏差，最常用的測(cè)量方法為干涉法。 干涉法的原理為被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際波面與參考波面（理想波面）之間相互干涉，從干涉圖中求出實(shí)際波面的形狀和理想波面的偏差。 參考波面（理想波面）可有參考鏡產(chǎn)生，如泰曼-格林干涉儀、菲佐干涉儀； 參考波面由像面上小孔衍射形成，如點(diǎn)衍射干涉儀； 參考波面由被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)本身不同部分產(chǎn)生，如波面剪切干涉儀。

5.哈特曼法測(cè)量

幾何像差是指測(cè)量被檢光學(xué)系統(tǒng)對(duì)不同色光、不同視場(chǎng)、不同入射高度的細(xì)光束在光軸上交點(diǎn)位置來(lái)評(píng)價(jià)成像質(zhì)量，較常用的方法為哈特曼法。

哈特曼法是檢測(cè)遠(yuǎn)攝光學(xué)系統(tǒng)幾何像差的常用方法，其特點(diǎn)是借助一米字形排列的小孔光闌，在被檢光學(xué)系統(tǒng)的物方形成采樣光束，在被檢光學(xué)系統(tǒng)的焦面用哈特曼采集器采集焦前、焦后兩截面的光斑間距確定成像系統(tǒng)的像差。 哈特曼法可檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的球差、位置色差、彗差、場(chǎng)曲和像散。 四．光學(xué)傳遞函數(shù)的測(cè)量 光學(xué)傳遞函數(shù)是指以空間頻率為變量，表征成像過(guò)程中調(diào)制度和橫向位移的相對(duì)變化的函數(shù)。 光學(xué)傳遞函數(shù)是光學(xué)系統(tǒng)對(duì)空間頻譜的濾波變換。 一個(gè)非相干照明的光學(xué)成像系統(tǒng)，像的強(qiáng)度也是線性的，滿足疊加原理。 觀察到的各類物體，通過(guò)光學(xué)儀器（如照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡）和光學(xué)系統(tǒng)看到、探測(cè)到的圖像和目標(biāo)，通過(guò)CCD、CMOS等獲得的圖形、圖像，具有顏色和亮度兩個(gè)重要的參數(shù)。 一幅單色光圖像總是由緩慢變化的背景，粗大的物體和急劇變化的邊緣、局部細(xì)節(jié)構(gòu)成。 傅里葉光學(xué)中用空間頻率v來(lái)描述光強(qiáng)變化的快慢程度，把圖像中緩慢變化的成分看作圖像的“低頻”，而把急劇變化的成分看作圖像的“高頻”，單位是mm-1，即每毫米中光強(qiáng)變化的周期數(shù)。 空間頻率等于0表明圖像中沒(méi)有光強(qiáng)變化（如一張白紙）。 一幅圖像中既有零頻分量，又有非零頻分量，后者包含了各種空間頻率的分量。 零頻分量代表平均光強(qiáng)，稱圖像的直流分量；非零頻分量又稱圖像的交流分量。 光學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)于各種空間頻率成分的傳遞性能反映了該系統(tǒng)的成像質(zhì)量，可借助于系統(tǒng)對(duì)于不同空間頻率余弦光柵的傳遞特性來(lái)表征。

測(cè)量時(shí)，先將被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)放置在調(diào)整裝置上，調(diào)整被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)使光軸與平行光管的光軸重合，旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸與被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和入瞳中心（主點(diǎn)）重合，平行光管發(fā)出的光經(jīng)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)后成像在數(shù)據(jù)采集單元上。 計(jì)算時(shí)，需要知道被測(cè)系統(tǒng)的焦距，然后根據(jù)平行光管和被測(cè)系統(tǒng)的倍率關(guān)系，求取狹縫在被測(cè)系統(tǒng)焦面的大小，此時(shí)需保證狹縫像的截止頻率高于被測(cè)系統(tǒng)的截止頻率。對(duì)數(shù)據(jù)采集分析組件的圖像進(jìn)行一次傅里葉變換，然后每個(gè)空間頻率的幅值相對(duì)于零頻歸一化；再根據(jù)數(shù)據(jù)采集分析組件的放大倍率及CCD大小對(duì)橫坐標(biāo)進(jìn)行賦值；最后狹縫的影響通過(guò)對(duì)MTF進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)，最終修正值即為系統(tǒng)某一視場(chǎng)角位置一系列不同空間頻率的MTF。 轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集單元，按上述方法測(cè)量另一視場(chǎng)角位置不同空間頻率的MTF。

審核編輯 ：李倩