Rezoluția sistemului optic este influențată de deschidere, distanță focală și detector, dar diferiți parametri joacă un rol de lider la diferite niveluri.
- Rezoluție teoretică
Determinat în principal de deschiderea (limita de difracție). Conform criteriului Rayleigh, rezoluția unghiulară teoretică a sistemului optic este determinată de deschiderea (D), iar formula este:
Unde λ este lungimea de undă a luminii. Cu cât este mai mare deschiderea, cu atât este mai mică distanța unghiulară minimă care poate fi rezolvată. De exemplu, rezoluția teoretică a unui telescop cu un diametru de 1 metru pentru lumină vizibilă (λ =550 nm) este aproximativ 0. 14 Arcseconds. Rezoluția teoretică a Hubble Telescope (2,4m) este de aproximativ 0. 0 5 arcsec, în timp ce cea a James Webb Telescope (6,5m) poate ajunge la 0,02 Arcsec.
Criteriul Rayleigh: În sistemul optic imagistic, puterea de rezolvare este capacitatea de a măsura imaginea a două obiecte adiacente. Datorită difracției, imaginea formată de sistem nu mai este o imagine ideală a punctului geometric, ci un loc (disc aerisit) cu o anumită dimensiune. Când două puncte de obiect sunt prea apropiate și petele lor se suprapun, poate fi imposibil să distingem imaginile a două puncte obiect. Adică, există o limită de rezoluție în sistemul optic, care adoptă de obicei criteriul propus de Rayleigh: atunci când centrul unui disc aerisit coincide cu inelul întunecat de ordinul întâi al unui alt disc aerisit, doar două imagini pot fi distinse.
- distanța focală și rezoluția spațială
Convertiți rezoluția unghiulară în planul imagistic, iar lungimea focală (F) transformă rezoluția unghiulară în rezoluția liniei pe detector (unitate: m/pixel):
Cu cât este mai lungă distanță focală, cu atât rezoluția de linie este mai mare corespunzătoare aceleiași rezoluții unghiulare. De exemplu, pentru un sistem cu o distanță focală de 12 metri, dacă rezoluția unghiulară este 0. 1 arcsecond, rezoluția liniară este de aproximativ 5,8 microni. Cu toate acestea, distanța focală nu afectează rezoluția unghiulară teoretică, ci determină doar scala imagistică, adică câți pixeli rezoluția teoretică din prima secțiune este distribuită. Dacă dimensiunea pixelilor este fixată, cu cât este mai lungă distanță focală, cu atât mai mulți pixeli vor fi ocupați de același obiect pe detectorul telescopului cu aceeași rezoluție. Cu toate acestea, cu cât este mai lungă distanță focală și cu atât este mai mică diafragma relativă, cu atât sistemul optic se colectează mai puțin din același obiect. În acest moment, raportul semnal-zgomot al detectorului trebuie să fie ridicat și integrat pentru o lungă perioadă de timp. Prin urmare, distanța focală este, de asemenea, limitată de detector.
- detectorul
Dimensiunea pixelilor și rata de eșantionare a detectorului „plafon” cu rezoluție reală afectează în mod direct rezoluția reală. Limitarea mărimii pixelilor: Dacă dimensiunea pixelilor detectorului este mai mare decât rezoluția liniei sistemului, detaliile nu pot fi distinse. De exemplu, dacă rezoluția liniei este de 5 microni și dimensiunea pixelilor este de 10 microni, rezoluția reală este limitată de detector. Teorema de eșantionare Nyquist: Pentru a analiza complet ținta, dimensiunea pixelilor ar trebui să fie mai mică de 1/2 din rezoluția liniei.
Acestea sunt cele două frecvențe despre care vorbim adesea în designul optic, una este frecvența de tăiere Nyquist, iar cealaltă este frecvența de reducere optică.
- Rezumat
Limita teoretică de rezoluție este determinată de diafragma (limita de difracție), dar rezoluția reală este limitată de turbulența atmosferică (sistem la sol), aberație optică, potrivire focală și performanță a detectorului.
Dezvoltarea științei și tehnologiei este inseparabilă de progresul instrumentelor de cercetare științifică.
