相干系統(tǒng)理論課件

第三章光學(xué)成像系統(tǒng)的頻譜分析1課程內(nèi)容§3.1二維線性系統(tǒng)分析§3.2光學(xué)系統(tǒng)的頻域描述：傳遞函數(shù)§3.3光學(xué)成像系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)

§3.4光學(xué)傳遞函數(shù)§3.5相干與非相干成像系統(tǒng)的比較

§3.6光學(xué)傳遞函數(shù)的計(jì)算§3.7光學(xué)傳遞函數(shù)的測(cè)量本章將光學(xué)成像系統(tǒng)作為線性不變系統(tǒng)，運(yùn)用傅立葉變換理論研究系統(tǒng)的I/O關(guān)系，介紹光學(xué)傳遞函數(shù)的基本概念，基本理論，計(jì)算方法和測(cè)量方法。2光學(xué)傳遞函數(shù)研究的歷史背景＊1873年阿貝二次衍射成像理論和1906年的阿貝－波特實(shí)驗(yàn);＊1938年，德國(guó)人菲利塞（Frieser）提出用正弦掩模板檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì);＊20世紀(jì)40年代，傅立葉光學(xué)興起；1946年，法國(guó)人杜菲克斯（Duffieux）發(fā)表“傅立葉變換及其在光學(xué)中的應(yīng)用”;＊1948年，美國(guó)人賽德（O.Schade）提出用傳遞函數(shù)評(píng)價(jià)電視攝像系統(tǒng)像質(zhì);＊20世紀(jì)50年代，英國(guó)霍普金斯將光學(xué)傳遞函數(shù)引入光學(xué)設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)；＊我國(guó)研究始于20世紀(jì)70年代，最高水平為長(zhǎng)春光機(jī)所和北理工。3阿貝-波特實(shí)驗(yàn)4學(xué)習(xí)的目的和意義

＊用頻譜分析方法來(lái)描述和分析光學(xué)系統(tǒng)物像關(guān)系和成像機(jī)理，用光學(xué)傳遞函數(shù)來(lái)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和像質(zhì)鑒定，豐富和發(fā)展了光學(xué)儀器理論，推動(dòng)了光學(xué)技術(shù)進(jìn)步。＊光學(xué)傳遞函數(shù)客觀地描述系統(tǒng)對(duì)光信息的傳遞特性，是客觀評(píng)價(jià)成像質(zhì)量的綜合指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算傳遞函數(shù)，可以在設(shè)計(jì)階段就明確知道系統(tǒng)的成像質(zhì)量；應(yīng)用MTF作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)函數(shù)，更容易得出最佳的設(shè)計(jì)結(jié)果。＊光學(xué)檢驗(yàn)中采用OTF測(cè)量，消除了傳統(tǒng)方法中人為的主觀因素，解決了測(cè)量指標(biāo)與實(shí)際像質(zhì)之間的定量評(píng)價(jià)問(wèn)題。＊光學(xué)傳遞函數(shù)的基本理論和相關(guān)技術(shù)，是工程光學(xué)專業(yè)學(xué)生必須掌握的最基本的專業(yè)知識(shí)。5§3.1

二維線性系統(tǒng)分析

3.1.1.系統(tǒng)

63.1.3線性空間不變系統(tǒng)與卷積卷積積分9103.2.1線性不變系統(tǒng)的頻域描述

卷積定理11空域與頻域描述的比較1.從輸入函數(shù)計(jì)算輸出函數(shù)的運(yùn)算流程不同:

空域:卷積關(guān)系頻域:傅里葉變換→相乘→傅里葉逆變換2.

基元函數(shù)不同:

點(diǎn)基元→點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù),空域和頻域的基元函數(shù)不同平面波基元→平面波基元,空域和頻域的基元函數(shù)相同

123.2.2.線性空間不變系統(tǒng)的本征函數(shù)由于輸入/輸出基元函數(shù)相同,才可以定義一個(gè)傳遞函數(shù).133.2.3傳遞函數(shù)

14重要結(jié)論15§3.3光學(xué)成像系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)16物理模型的說(shuō)明173.3.2衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)

1.系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)

凸透鏡位相18點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與19系統(tǒng)相干傳遞函數(shù)

203.3.3相干傳遞函數(shù)與光瞳函數(shù)的關(guān)系

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的意義