CCD相机焦点问题求解惑？

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我是光学小白，最近碰到一个奇怪的问题，具体是这样的，我要测试一个单点光斑，搭建了一个测试的环境，用CCD对准一个接收屏，然后光斑投射在这个屏幕上；为了测试光斑准确性，我测试前在接收屏上贴了一个参考字体的纸张(纸张上有字体)，用于我调焦CCD到最佳点，调焦OK后（目视对比的），我开始测试光斑，发现此时的光斑比较的模糊，灰度很低；然后，我直接重新调焦CCD镜头，为投射到接收屏的光斑为参考，调焦后，可以得到较理想的光斑质量，此时有一个疑惑，参考字体和光斑在同一个平面上，为什么以字体对焦，拍摄光斑效果很差呢？请各位光学大神们指点一下，最好是有简单的光路图说下，我想理解的较为透彻一点。


为表感谢，我设置了每次回帖有50%中奖率得1枚金币(小弟囊中羞涩，见笑了。)

姚xinjian

我也刚开始学习光学。我个人理解是对焦方式不同导致的效果差异。

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姚xinjian 发表于 2022-11-17 14:09
我也刚开始学习光学。我个人理解是对焦方式不同导致的效果差异。

对焦方式的差异？ 可以详细一些吗？

姚xinjian

以单透镜为例，左边是以最小点图对焦，可以明显看到光斑直径68，此时MTF较低；以波前对焦，光斑直径从68变到了103，但MTF相对有所提升。
总的来说，我的理解就是因为对焦方式的不同，所以CCD采集的是不同像面位置的图像。
至于图像差异为什么会那么明显我不是很理解，因为这个对焦差异引起的像面位置变化是很微小的，呈现的效果应该差异不大才对。

汉堡炸鸡腿

你的单点是怎么投的，按图中是穿过投影屏然后进入ccd；那么你对字成像清晰实际上是对字所在的平面成像清晰；但对单点投影清晰则是对这个光源进行成像（而不是对这个光源打到屏幕的光斑成像），我的理解是这样子的。你可以试试移动单点光源的前后距离，看看是不是还需要调整焦距以保持对单点成像清晰。

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汉堡炸鸡腿 发表于 2022-11-17 14:27
你的单点是怎么投的，按图中是穿过投影屏然后进入ccd；那么你对字成像清晰实际上是对字所在的平面成像清晰 ...

单点是激光的单点光斑投射到投影屏上的，没有穿过的；对字也是将打印好的字，放在投影屏的表面，他们两个应该是在一个平面上的。

汉堡炸鸡腿

chart 发表于 2022-11-17 14:30

单点是激光的单点光斑投射到投影屏上的，没有穿过的；对字也是将打印好的字，放在投影屏的 ...

激光的单点光斑在投影面是最小么，激光空间模式怎么样呢，反射（或者直接激光打到纸上搞成漫反射，这样应该两种对齐效果是一样的）的话我的理解也是对激光束成像；你可以试试移动激光的轴向距离，看看焦点是不是变了；

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汉堡炸鸡腿 发表于 2022-11-17 14:35
激光的单点光斑在投影面是最小么，激光空间模式怎么样呢，反射（或者直接激光打到纸上搞成漫反射，这样应 ...

当以字为准对焦的时候(字是贴在投影面上的)，激光的单点光斑不是最小的，当不参考字，可以把光斑调整到最小。 激光是直接打到纸上的；移动激光的轴向会变的(在当前的环境要求中，这个一般不移动)

汉堡炸鸡腿

chart 发表于 2022-11-17 14:48
当以字为准对焦的时候(字是贴在投影面上的)，激光的单点光斑不是最小的，当不参考字，可以把光斑调整到最 ...

移动轴向清晰度会变的话，我的理解就是最终成像不是针对成像面的，而是激光光束；但你都打在纸上了，讲道理应该是漫反射了，不应该啊；剩下的就不是很懂了。（还有一种可能就是激光打的位置和对准的字不是重合的，然后屏幕相对于ccd有倾斜，导致实际对应的物距不一样，但我感觉不是你你这种情况）

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汉堡炸鸡腿 发表于 2022-11-17 15:01
移动轴向清晰度会变的话，我的理解就是最终成像不是针对成像面的，而是激光光束；但你都打在纸上了，讲道 ...

我觉得前面的回答“波前对焦”，好像有点依据，详细的也不是很清楚