信息光學第三章

信息光學第三章第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月Chap.3光學成像系統(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透鏡的點擴散函數(shù)（脈沖相應）

2衍射受限系統(tǒng)的點擴散函數(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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月透鏡的傅立葉變換性質(zhì)物在透鏡前(2)(1)(4)(3)(5)第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月總之，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）之間的關系都是傅里葉變換關系。第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月透鏡的一般變換性質(zhì)其中：（1）當，即后焦面為觀察平面（2）當，即物放前焦面，在后焦面觀察第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月透鏡的一般變換性質(zhì)（3）當，即輸入面與輸出面是共軛面時，其中，是放大倍數(shù)第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像分析透鏡的點擴散函數(shù)（脈沖響應）第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.31)、(3-4-1)(3.32)、(3-4-2)(3.33)、(3-4-3)第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.34)(3.35)(3.36)(3.37)(3.38)(3-4-4)--(3-4-8)第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、透鏡的點擴散函數(shù)（脈沖響應）(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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、衍射受限系統(tǒng)的點擴散函數(shù)（脈沖響應）(3-4-9)變量變換：(3-4-11)若光瞳足夠大：(3-4-10)則：第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.45)(3.46)(3.44)令：則：即：像強度分布：第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.48)(3.40)由于是空間不變的，有：第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(CoherenceTransferFunction)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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：相干照明衍射受限系統(tǒng)傳遞函數(shù)脈沖響應第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月)uIII)

u’第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、非相干成像系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)（Opticaltransferfunction(OTF)）(3.57)其中：k常數(shù)

Ig幾何光學理想像的強度分布

Ii像的強度分布

hI強度脈沖響應（非相干脈沖響應、強度點擴散函數(shù)）3.6衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.59)(3.60)(3.61)3.6衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)

HAA第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.69)二、OTF與CTF的關系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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月(3.70)三、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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：衍射受限系統(tǒng)的成像性質(zhì)相干照明傳遞函數(shù)脈沖響應非相干照明傳遞函數(shù)脈沖響應第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月例1、衍射受限成像系統(tǒng)的光瞳為邊長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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月例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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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的復振幅透過率為將此物通過一橫向放大率為1的光學系統(tǒng)。系統(tǒng)的出瞳是半徑為a的圓形孔徑，并且，若對該物體成像，問采用相干和非相干照明，哪一種照明方式好？如果物體的復振幅透過率換為