На роздільну здатність оптичної системи впливає діафрагма, фокусна відстань та детектор, але різні параметри відіграють провідну роль на різних рівнях.
- Теоретична резолюція
В основному визначається діафрагмою (межа дифракції). Відповідно до критерію Релея, теоретична кутова роздільна здатність оптичної системи визначається діафрагмою (d), а формула -:
Де λ - довжина хвилі світла. Чим більша діафрагма, тим менша мінімальна кутова відстань, яка може бути вирішена. Наприклад, теоретична роздільна здатність телескопа з діаметром 1 метра для видимого світла (λ =550 нм) приблизно 0. 14 арксекунд. Теоретична роздільна здатність телескопа Хаббла (2,4м) - приблизно 0. 0 5 ArcSec, тоді як телескоп Джеймса Вебба (6,5 м) може досягти 0,02 ARCSEC.
Критерій Рейлі: У оптичній системі візуалізації потужність, що вирішується, - це здатність вимірювати зображення двох сусідніх об'єктів. Через дифракцію зображення, утворене системою, вже не є ідеальним геометричним точковим зображенням, а плямою (повітряний диск) з певним розміром. Коли дві точки об'єкта занадто близькі і їх плями перекриваються, може бути неможливо розрізнити зображення двох об'єктів. Тобто, в оптичній системі існує обмеження роздільної здатності, яка зазвичай застосовує критерій, запропонований Рейлі: коли центр одного повітряного диска збігається з темним кільцем першого порядку іншого повітряного диска, можна виділити лише два зображення.
- Фокусна відстань та просторова роздільна здатність
Перетворіть кутову роздільну здатність у площину візуалізації, а фокусна відстань (F) перетворює кутову роздільну здатність у роздільну здатність лінії на детекторі (одиниця: m/піксель):
Чим довше фокусна відстань, тим вище роздільна здатність лінії, що відповідає одній кутовій роздільній здатності. Наприклад, для системи з фокусом 12 метрів, якщо кутова роздільна здатність 0. 1 Арксекунд, лінійна роздільна здатність становить приблизно 5,8 мкм. Однак фокусна відстань не впливає на теоретичну кутову роздільну здатність, а визначає лише шкалу візуалізації, тобто скільки пікселів розподіляється теоретична роздільна здатність у першому розділі. Якщо розмір пікселя буде фіксований, чим довше фокусна відстань, тим більше пікселів буде зайнятий тим самим об'єктом на детекторі телескопа з тією ж роздільною здатністю. Однак, чим довше фокусна відстань і чим менша відносна діафрагма, тим менше енергії оптична система збирає з одного об'єкта. У цей час співвідношення сигнал-шум детектора має бути високим і інтегрованим тривалий час. Тому фокусна відстань також обмежена детектором.
- детектор
Розмір пікселя та швидкість відбору проб детектора "стелі" з фактичною роздільною здатністю безпосередньо впливають на фактичну досяжну роздільну здатність. Обмеження розміру пікселів: Якщо розмір пікселя детектора більший, ніж роздільна здатність системної лінії, деталі неможливо відрізнити. Наприклад, якщо роздільна здатність лінії становить 5 мкм, а розмір пікселів - 10 мкм, фактична роздільна здатність обмежена детектором. Теорема вибірки Nyquist: Щоб повністю проаналізувати ціль, розмір пікселів повинен бути менше 1/2 від роздільної здатності лінії.
Це дві частоти, про які ми часто говоримо в оптичній конструкції, одна-частота відсічення Nyquist, а інша-оптична частота відсічення.
- Резюме
Теоретична межа роздільної здатності визначається діафрагмою (межа дифракції), але фактична роздільна здатність обмежена атмосферною турбулентністю (наземною системою), оптичною аберацією, відповідністю фокусної відстань та продуктивністю детектора.
Розвиток науки і технологій нероздільний від прогресу наукових дослідницьких інструментів.
