Độ phân giải của hệ thống quang học bị ảnh hưởng bởi khẩu độ, độ dài tiêu cự và máy dò, nhưng các tham số khác nhau đóng vai trò hàng đầu ở các cấp độ khác nhau.
- Giải quyết lý thuyết
Chủ yếu được xác định bởi khẩu độ (giới hạn nhiễu xạ). Theo tiêu chí Rayleigh, độ phân giải góc lý thuyết của hệ thống quang học được xác định bởi khẩu độ (D) và công thức là:
Trong đó là bước sóng của ánh sáng. Khẩu độ càng lớn, khoảng cách góc tối thiểu có thể được giải quyết càng nhỏ. Ví dụ: độ phân giải lý thuyết của kính viễn vọng có đường kính 1 mét cho ánh sáng nhìn thấy (=550 nm) là về 0. 14 arcseconds. Độ phân giải lý thuyết của Kính viễn vọng Hubble (2,4m) là về 0.
Tiêu chí Rayleigh: Trong hệ thống quang học hình ảnh, sức mạnh giải quyết là khả năng đo hình ảnh của hai đối tượng liền kề. Do nhiễu xạ, hình ảnh được hình thành bởi hệ thống không còn là hình ảnh điểm hình học lý tưởng, mà là một điểm (đĩa thoáng) với kích thước nhất định. Khi hai điểm đối tượng quá gần và các điểm của chúng trùng nhau, có thể không thể phân biệt được hình ảnh của hai điểm đối tượng. Đó là, có một giới hạn độ phân giải trong hệ thống quang học, thường áp dụng tiêu chí được đề xuất bởi Rayleigh: khi trung tâm của một đĩa không khí trùng với vòng tối bậc nhất của một đĩa không khí khác, chỉ có hai hình ảnh có thể được phân biệt.
- Độ dài tiêu cự và độ phân giải không gian
Chuyển đổi độ phân giải góc thành mặt phẳng hình ảnh và độ dài tiêu cự (f) chuyển đổi độ phân giải góc thành độ phân giải đường trên máy dò (đơn vị: m/pixel):
Chiều dài tiêu cự càng dài, độ phân giải đường tương ứng với cùng một độ phân giải góc. Ví dụ: đối với một hệ thống có tiêu cự 12 mét, nếu độ phân giải góc là 0. 1 arcsecond, độ phân giải tuyến tính là khoảng 5,8 micron. Tuy nhiên, độ dài tiêu cự không ảnh hưởng đến độ phân giải góc lý thuyết, nhưng chỉ xác định thang đo hình ảnh, nghĩa là có bao nhiêu pixel độ phân giải lý thuyết trong phần đầu tiên được phân phối. Nếu kích thước pixel được cố định, độ dài tiêu cự càng dài, càng nhiều pixel sẽ bị chiếm bởi cùng một đối tượng trên máy dò của kính viễn vọng có cùng độ phân giải. Tuy nhiên, chiều dài tiêu cự càng dài và khẩu độ tương đối càng nhỏ, hệ thống quang thu thập càng ít năng lượng từ cùng một đối tượng. Tại thời điểm này, tỷ lệ nhiễu tín hiệu của máy dò cần phải cao và tích hợp trong một thời gian dài. Do đó, độ dài tiêu cự cũng bị giới hạn bởi máy dò.
- Máy dò
Kích thước pixel và tốc độ lấy mẫu của máy dò "trần" với độ phân giải thực tế ảnh hưởng trực tiếp đến độ phân giải thực tế có thể đạt được. Giới hạn kích thước pixel: Nếu kích thước pixel của máy dò lớn hơn độ phân giải dòng hệ thống, các chi tiết không thể được phân biệt. Ví dụ: nếu độ phân giải dòng là 5 micron và kích thước pixel là 10 micron, độ phân giải thực tế bị giới hạn bởi máy dò. Định lý lấy mẫu Nyquist: Để phân tích đầy đủ mục tiêu, kích thước pixel phải nhỏ hơn 1/2 độ phân giải dòng.
Đây là hai tần số mà chúng ta thường nói đến trong thiết kế quang học, một là tần số giới hạn Nyquist và cái còn lại là tần số cắt quang học.
- Bản tóm tắt
Giới hạn lý thuyết về độ phân giải được xác định bởi khẩu độ (giới hạn nhiễu xạ), nhưng độ phân giải thực tế bị giới hạn bởi nhiễu loạn khí quyển (hệ thống mặt đất), quang sai quang học, khớp độ dài và hiệu suất của máy dò.
Sự phát triển của khoa học và công nghệ không thể tách rời khỏi sự tiến bộ của các công cụ nghiên cứu khoa học.
