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- 瑞利判断法
- 中心点亮度
- 分辨率
- 点列图与星点检测法
- 光学传递函数
成像质量评价的方法分为两大类，第一类用于在光学系统还没有制造出来，即在设计阶段通过计算就能评价系统的质量（像质评价方法），第二类用于在光学系统实际制造完成以后对其进行实际测量或检验（像质检验方法）。
五种主要评价方法：瑞利判断、中心点亮度、分辨率、点列图（及星点检测法）、光学传递函数
瑞利判断法
由光路追迹计算得到实际光线与理想光线之间的光程差——波像差。
瑞利判断——当系统最大波像差 W＜λ/4，成像质量好。
波前图——实际出射波面的变形程度（波像差），可由波面干涉仪测量获得。
中心点亮度
以光学系统存在像差时，其成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S.D来表示光学系统的成像质量。
当S.D≥0.8时，认为光学系统的成像质量是完善的，这就是有名的斯托列尔（K.Strehl)准则。
便于实验检验，但计算较复杂，一般适用于小像差光学系统，如望远镜、显微镜等。
分辨率
瑞利判据：两个亮点的衍射图案中心的距离对应艾里斑半径时刚好能被分辨。
分辨率
能被光学系统分辨开的两个物点（或像点）之间的最小距离，称为系统的分辨率或分辨本领。
它反映了光学系统分辨物体细微结构的能力，常用每毫米能区分的线条数表示。
点列图与星点检测法
点列图（Spot diagram）
对大像差系统，将系统入瞳分成大量等面积小面元，物点发出且穿过面元中心的光线代表通过该面元的能量。所追迹光线在成像面上的交点分布——点列图——代表像点的光亮度分布。
入瞳处面元的选取：
直角坐标；极坐标；考虑系统拦光效应。
以集中30%以上的点所构成的图像区域作为实际有效弥散斑，弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。
星点检测法（Star Test）
在物方放置带有微孔（直径~0.05 mm）的被照明的星点板（star tester），通过显微镜观察所成图像的形状和大小。
物点衍射图形越小，能量越集中，则系统的成像质量越好。
光学传递函数
物体可看作是由各种频率的谱组成的，即将物体的光场分布函数展开成傅里叶级数/积分的形式。
光学传递函数（Optical Transfer Function, OTF）表征光学系统对不同空间频率的目标的传递性能，能够全面反映光学系统的成像质量。
在现代光学设计中，通常用光学传递函数作为光学系统设计的质量指标。在设计阶段可以通过光学传递函数的计算，具体了解所设计系统的实际成像性能。
光学传递函数也是光学测量和像质评价的指标。
正弦光栅相邻两个极大（或极小）值之间的距离称为空间周期，T，[mm]。
单位距离内的空间周期数叫做空间频率 （每毫米内包含的亮线或暗线的条数），ν，[lp/mm] (line pairs/mm)。
正弦光栅光亮度分布I(x)可看成是由一个均匀的底亮度I0加上振幅为Ia的正弦曲线而成。
用调制度M（/反衬度/对比度）表示正弦光栅线条明暗对比度。
若将一个正弦光栅作为物体，经光学系统后所成的像仍为正弦光栅。
理想成像：
像的位置、大小由高斯光学决定；
像的光亮度分布不考虑系统的衍射、吸收、反射；
M代表物体的对比度，也代表理想像的对比度。
实际成像（衍射及像差）：
1.对比度降低：
调制传递函数（MTF）：
2.相位移动：
相位传递函数（PTF）： θ ( v ) \theta(v) θ(v)
理想成像光亮度分布:
实际成像光亮度分布:
光学传递函数（OTF）:
反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力。
高频：物体的细节
中频：物体的层次
低频：物体亮度和轮廓
光学传递函数
光学传递函数特点
利用MTF曲线评价成像质量
MTF = 3%时，曲线II频率高于曲线I。
MTF = 10%时，曲线I频率高于曲线II。
曲线I在低频部分有较高对比度，图像层次丰富。
光学传递函数
用光学传递函数测试仪，主要技术指标：测试口径、物镜焦距、测试误差、重复性误差、空间频率范围、最小频率间隔、测试波长、自动调焦精度。