Разделителната способност на оптичната система се влияе от блендата, фокусното разстояние и детектора, но различните параметри играят водеща роля на различни нива.
- Теоретична резолюция
Определено главно от блендата (граница на дифракция). Според критерия Rayleigh, теоретичната ъглова разделителна способност на оптичната система се определя от блендата (D), а формулата е:
Където λ е дължината на вълната на светлината. Колкото по -голяма е блендата, толкова по -малка е минималното ъглово разстояние, което може да бъде разрешено. Например, теоретичната разделителна способност на телескоп с диаметър 1 метър за видима светлина (λ =550 nm) е около 0. 14 ArcSeconds. Теоретичната разделителна способност на телескопа Hubble (2.4m) е около 0. 0 5 Arcsec, докато този на James Webb Telecope (6.5m) може да достигне 0,02 арсек.
Критерий на Rayleigh: В оптичната система за изображения разрешаващата мощност е способността за измерване на изображението на два съседни обекта. Поради дифракцията, изображението, образувано от системата, вече не е идеално геометрично изображение на точката, а петно (ефирен диск) с определен размер. Когато две обектни точки са твърде близки и техните петна се припокриват, може да е невъзможно да се разграничат изображенията на две обектни точки. Тоест, има ограничение за разделителна способност в оптичната система, която обикновено приема критерия, предложен от Rayleigh: Когато центърът на един ефирен диск съвпада с тъмния пръстен от първи ред на друг ефирен диск, само две изображения могат да бъдат разграничени.
- фокусното разстояние и пространствената резолюция
Преобразувайте ъгловата разделителна способност в равнината на изображения, а фокусното разстояние (F) преобразува ъгловата разделителна способност в разделителната способност на линията на детектора (единица: m/pixel):
Колкото по -дълго е фокусното разстояние, толкова по -висока е разделителната способност на линията, съответстваща на същата ъглова разделителна способност. Например, за система с фокусно разстояние от 12 метра, ако ъгловата разделителна способност е 0. 1 ArcSecond, линейната разделителна способност е около 5,8 микрона. Въпреки това, фокусното разстояние не влияе на теоретичната ъглова разделителна способност, а само определя скалата за изображения, тоест колко пиксела се разпределя теоретичната разделителна способност в първия раздел. Ако размерът на пиксела е фиксиран, колкото по -дълго е фокусното разстояние, толкова повече пиксели ще бъдат заети от един и същ обект на детектора на телескопа със същата разделителна способност. Колкото по -дълго обаче е фокусното разстояние и по -малката относителна бленда, толкова по -малко енергия оптичната система събира от един и същ обект. По това време съотношението сигнал / шум на детектора трябва да бъде високо и интегрирано за дълго време. Следователно фокусното разстояние е ограничено и от детектора.
- детектора
Размерът на пикселите и степента на вземане на проби от детектора "таван" с действителна разделителна способност влияят пряко върху действителната постижима разделителна способност. Ограничение на размера на пиксела: Ако размерът на пиксела на детектора е по -голям от разделителната способност на системната линия, детайлите не могат да бъдат разграничени. Например, ако разделителната способност на линията е 5 микрона, а размерът на пиксела е 10 микрона, действителната разделителна способност е ограничена от детектора. Теорема за вземане на проби Nyquist: За да се анализира напълно целта, размерът на пикселите трябва да бъде по -малък от 1/2 от резолюцията на линията.
Това са двете честоти, за които често говорим в оптичния дизайн, едната е честота на прекъсване на Nyquist, а другата е оптична честота на прекъсване.
- Резюме
Теоретичната граница на разделителна способност се определя от бленда (дифракционна граница), но действителната разделителна способност е ограничена от атмосферната турбулентност (наземна система), оптична аберация, съвпадение на фокусно разстояние и ефективност на детектора.
Развитието на науката и технологиите е неразделно от напредъка на научните изследователски инструменти.
