Rozlišení optického systému je ovlivněno otvorem, ohniskovou vzdáleností a detektorem, ale různé parametry hrají hlavní roli na různých úrovních.
- Teoretické rozlišení
Hlavně stanoveno clonou (limit difrakcí). Podle rayleighského kritéria je teoretické úhlové rozlišení optického systému určeno clonou (d) a vzorec je::
Kde λ je vlnová délka světla. Čím větší je clona, tím menší je minimální úhlová vzdálenost, kterou lze vyřešit. Například teoretické rozlišení dalekohledu s průměrem 1 metru pro viditelné světlo (λ =550 nm) je asi 0. 14 Arcseconds. Teoretické rozlišení Hubble Telescope (2,4 m) je asi 0. 0 5 Arcsec, zatímco u Jamese Webb Telescope (6,5 m) může dosáhnout 0,02 arcsec.
Kritérium Rayleigh: V optickém systému zobrazování je rozlišenou silou schopnost měřit obraz dvou sousedních objektů. Vzhledem k difrakci již není obraz vytvořený systémem ideálním geometrickým bodovým obrazem, ale spotem (vzdušný disk) s určitou velikostí. Pokud jsou dva body objektů příliš blízko a jejich skvrny se překrývají, může být nemožné rozlišit obrazy dvou objektových bodů. To znamená, že v optickém systému existuje limit rozlišení, který obvykle přijímá kritérium navržené Rayleighem: Když se střed jednoho vzdušného disku shoduje s tmavým prstenem prvního řádu jiného vzdušného disku, lze rozlišit pouze dva obrázky.
- ohnisková vzdálenost a prostorové rozlišení
Převeďte úhlové rozlišení na zobrazovací rovinu a ohnisková vzdálenost (f) převádí úhlové rozlišení na rozlišení linky na detektoru (jednotka: m/pixel):
Čím delší je ohnisková vzdálenost, tím vyšší je rozlišení linie odpovídající stejnému úhlovému rozlišení. Například pro systém s ohniskovou vzdáleností 12 metrů, pokud je úhlové rozlišení 0. 1 Arcsecond, lineární rozlišení je asi 5,8 mikronů. Ohnisková vzdálenost však neovlivňuje teoretické úhlové rozlišení, ale určuje pouze zobrazovací stupnici, tj. Kolik pixelů je teoretické rozlišení v první části distribuováno. Pokud je velikost pixelu pevná, čím delší je ohnisková vzdálenost, tím více pixelů bude obsazeno stejným objektem na detektoru dalekohledu se stejným rozlišením. Čím delší je však ohnisková vzdálenost a čím menší je relativní otvor, tím méně energie optický systém shromažďuje ze stejného objektu. V této době musí být poměr signálu k šumu detektoru vysoký a integrován po dlouhou dobu. Proto je ohnisková vzdálenost také omezena detektorem.
- detektor
Velikost pixelu a vzorkovací rychlost detektoru „stropu“ se skutečným rozlišením přímo ovlivňují skutečné dosažitelné rozlišení. Omezení velikosti pixelu: Pokud je velikost pixelu detektoru větší než rozlišení systémové linie, detaily nelze rozlišit. Například pokud je rozlišení linky 5 mikronů a velikost pixelu je 10 mikronů, je skutečné rozlišení omezeno detektorem. Věta o vzorkování Nyquist: Abychom plně analyzovali cíl, měla by být velikost pixelu menší než 1/2 rozlišení linky.
To jsou dvě frekvence, o kterých často mluvíme v optickém designu, jeden je nyquist cut-off frekvence a druhá je optická mezní frekvence.
- Shrnutí
Teoretický limit rozlišení je určen clonou (difrakční limit), ale skutečné rozlišení je omezeno atmosférickou turbulencí (pozemní systém), optickou aberací, porovnáváním ohniskové délky a výkonem detektoru.
Rozvoj vědy a technologie je neoddělitelný od pokroku vědeckých výzkumných nástrojů.
