광학 시스템의 해상도는 조리개, 초점 길이 및 검출기의 영향을 받지만 다른 매개 변수는 다른 수준에서 주요한 역할을합니다.
- 이론적 해결
주로 조리개 (회절 한계)에 의해 결정됩니다. Rayleigh 기준에 따르면, 광학 시스템의 이론적 각도 해상도는 조리개 (d)에 의해 결정되며 공식은 다음과 같습니다.
여기서 λ는 빛의 파장입니다. 조리개가 클수록 분해 될 수있는 최소 각도 거리가 작습니다. 예를 들어, 가시광 (λ =550 nm)의 직경이 1 미터 인 망원경의 이론적 해상도는 0. 14 ArcSeconds입니다. 허블 망원경 (2.4m)의 이론적 해상도는 약 0입니다. 0 5 Arcsec, James Webb 망원경 (6.5m)의 0.02 Arcsec에 도달 할 수 있습니다.
Rayleigh Criterion : 이미징 광학 시스템에서 분해력은 인접한 두 개의 객체의 이미지를 측정하는 능력입니다. 회절로 인해 시스템에 의해 형성된 이미지는 더 이상 이상적인 기하학적 지점 이미지가 아니라 특정 크기의 스팟 (통풍이 잘되는 디스크)입니다. 두 개의 객체 지점이 너무 가까워지고 스팟이 겹치면 두 객체 지점의 이미지를 구별하는 것은 불가능할 수 있습니다. 즉, 광학 시스템에는 해상도 한계가 있으며, 일반적으로 Rayleigh가 제안한 기준을 채택합니다. 하나의 통풍이 잘되는 디스크의 중심이 다른 통풍이 잘되는 디스크의 1 차 어두운 링과 일치하면 두 개의 이미지 만 구별 할 수 있습니다.
- 초점 길이와 공간 해상도
각도 해상도를 이미징 평면으로 변환하면 초점 길이 (F)는 각도 해상도를 탐지기의 라인 해상도로 변환합니다 (단위 : M/Pixel) :
초점 길이가 길수록 동일한 각도 해상도에 해당하는 라인 해상도가 높아집니다. 예를 들어, 초점 길이가 12 미터 인 시스템의 경우 각도 해상도가 0. 1 ArcSecond 인 경우 선형 해상도는 약 5.8 미크론입니다. 그러나 초점 길이는 이론적 각도 해상도에 영향을 미치지 않지만 이미징 척도, 즉 첫 번째 섹션의 이론적 해상도가 몇 픽셀에 분포되어 있습니다. 픽셀 크기가 고정되면 초점 길이가 길수록 동일한 해상도로 망원경 검출기의 동일한 물체에 픽셀이 많을수록 픽셀이 많을수록 더 많은 픽셀이 점유됩니다. 그러나 초점 길이가 길고 상대 조리개가 작을수록 광학 시스템이 동일한 물체에서 수집하는 에너지가 적습니다. 현재, 검출기의 신호 대 잡음비는 오랫동안 높고 통합되어야합니다. 따라서 초점 길이는 검출기에 의해 제한됩니다.
- 탐지기
실제 해상도를 갖는 "천장"검출기의 픽셀 크기 및 샘플링 속도는 실제 달성 가능한 해상도에 직접적인 영향을 미칩니다. 픽셀 크기 제한 : 검출기의 픽셀 크기가 시스템 라인 해상도보다 큰 경우 세부 사항을 구별 할 수 없습니다. 예를 들어, 라인 해상도가 5 미크론이고 픽셀 크기가 10 미크론 인 경우 실제 해상도는 검출기에 의해 제한됩니다. NYQUIST 샘플링 정리 : 대상을 완전히 분석하려면 픽셀 크기가 라인 해상도의 1/2 미만이어야합니다.
이것들은 우리가 광학 설계에서 종종 이야기하는 두 가지 주파수이며, 하나는 Nyquist 컷오프 주파수이고 다른 하나는 광학 컷오프 주파수입니다.
- 요약
해상도의 이론적 한계는 조리개 (회절 한계)에 의해 결정되지만 실제 해상도는 대기 난류 (지상 시스템), 광학 수차, 초점 거리 매칭 및 검출기 성능에 의해 제한됩니다.
과학 기술의 발전은 과학 연구 도구의 발전과 분리 할 수 없습니다.
