信息光學(xué)第三章

1、信息光學(xué)第三章第1頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一Chap.3 光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性一、透鏡的位相變換作用二、透鏡的傅立葉變換性質(zhì) 1 物在透鏡前；2物在透鏡后方；3 透鏡的孔徑效應(yīng)三、透鏡的一般變換特性四、相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像分析 1 透鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（脈沖相應(yīng)） 2 衍射受限系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) 3相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像規(guī)律五、衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)（CTF）六、衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)（OTF）七、有像差系統(tǒng)的傳遞函數(shù)八、相干與非相干成像系統(tǒng)的比較第2頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一透鏡的傅立葉變換性質(zhì)物在透鏡前(2)(1)

2、(4)(3)(5)第3頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一透鏡的傅立葉變換性質(zhì)物在透鏡前特例：（1）輸入面位于前焦面（2）輸入面緊貼透鏡第4頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一透鏡的傅立葉變換性質(zhì)物在透鏡后 特例：物緊貼透鏡第5頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一總之，只要觀察面是照明光源的共軛面，則物面（輸入面）和觀察面（輸出面）之間的關(guān)系都是傅里葉變換關(guān)系。第6頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一透鏡的一般變換性質(zhì)其中：（1）當(dāng) ，即后焦面為觀察平面 （2）當(dāng) ，即物放前焦面，在后焦面觀察 第7頁，共28頁，2

3、022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一透鏡的一般變換性質(zhì)（3）當(dāng) ，即輸入面與輸出面是共軛面時(shí)， 其中 ，是放大倍數(shù) 第8頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一3.4 相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像分析透鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（脈沖響應(yīng)）第9頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.31)、(3-4-1)(3.32)、(3-4-2)(3.33)、(3-4-3)第10頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.34)(3.35)(3.36)(3.37)(3.38)(3-4-4)-(3-4-8)第11頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星

4、期一一、透鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（脈沖響應(yīng)）(3.37) (3-4-7)(3.38) (3-4-8)3.4 相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像分析其中：第12頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一二、衍射受限系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（脈沖響應(yīng)）(3-4-9)變量變換：(3-4-11)若光瞳足夠大：(3-4-10)則：第13頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.42)(3.43)三、相干照明下衍射受限系統(tǒng)的成像規(guī)律理想成像條件下：將(3.43)代入(3.42)：第14頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.45)(3.46)(3.44)令：則：即：像強(qiáng)度分

5、布：第15頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.48)(3.40)由于 是空間不變的，有：第16頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(Coherence Transfer Function)3.5 衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)（CTF）由(3.45)Hc為相干傳遞函數(shù)第17頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一小結(jié)：相干照明衍射受限系統(tǒng)傳遞函數(shù)脈沖響應(yīng)第18頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一) uIII) u第19頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一一、非相干成像系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)（Optic

6、al transfer function (OTF)）(3.57)其中：k 常數(shù) Ig 幾何光學(xué)理想像的強(qiáng)度分布 Ii 像的強(qiáng)度分布 hI 強(qiáng)度脈沖響應(yīng)（非相干脈沖響應(yīng)、強(qiáng)度點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)）3.6 衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)第20頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.59)(3.60)(3.61)3.6 衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù) HA A 第21頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.69)二、OTF與CTF的關(guān)系3.6 衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)(3-6-13) H第22頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一(3.70)三、

7、衍射受限系統(tǒng)的OTF3.6 衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)第23頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一小結(jié)：衍射受限系統(tǒng)的成像性質(zhì)相干照明傳遞函數(shù)脈沖響應(yīng)非相干照明傳遞函數(shù)脈沖響應(yīng)第24頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一例1、衍射受限成像系統(tǒng)的光瞳為邊長(zhǎng) l 的正方形，求：（1）相干傳遞函數(shù) ；（2）相干照明條件下的截止頻率 ；（3）光學(xué)傳遞函數(shù) H ；（4）非相干照明條件下的截止頻率 。 例題第25頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一例2、衍射受限成像系統(tǒng)的光瞳為直徑D的圓形，求：（1）光瞳函數(shù) ； （2）相干傳遞函數(shù) ；（3）相干照明條件下的截止頻率 ；（4）光學(xué)傳遞函數(shù) H ；（5）非相干照明條件下的截止頻率 。 例題第26頁，共28頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)30分，星期一一、截止頻率3.8 相干與非相干成像系統(tǒng)的比較或?qū)懗桑豪何矬w的復(fù)振幅透過率為將此物通過一橫向放大率為1的光學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)的出瞳是半徑為a的圓形孔徑，并且 ，若對(duì)該物體成像，問采用相干和非相干照明，哪一種照明方式好？如果物體的復(fù)振幅透過率換為 結(jié)