信息光学第三章.ppt

1、第三章 光学成像系统的频率特性,利用光学传递函数评价光学系统传递光学信息的能力和成像质量,Chap.3 光学成像系统的频率特性,一、透镜的位相变换作用 二、透镜的傅立叶变换性质 1 物在透镜前；2物在透镜后方；3 透镜的孔径效应 三、透镜的一般变换特性 四、相干照明衍射受限系统的成像分析 1 透镜的点扩散函数（脉冲相应） 2 衍射受限系统的点扩散函数 3相干照明衍射受限系统的成像规律 五、衍射受限系统的相干传递函数（CTF） 六、衍射受限系统的非相干传递函数（OTF） 七、有像差系统的传递函数 八、相干与非相干成像系统的比较,透镜的傅立叶变换性质,物在透镜前,(2),(1),(4),(3),(

2、5),透镜的傅立叶变换性质,物在透镜前,特例：,（1）输入面位于前焦面,（2）输入面紧贴透镜,透镜的傅立叶变换性质,物在透镜后,特例：物紧贴透镜,总之，只要观察面是照明光源的共轭面，则物面（输入面）和观察面（输出面）之间的关系都是傅里叶变换关系。,透镜的一般变换性质,其中：,（1）当 ，即后焦面为观察平面,（2）当 ，即物放前焦面，在后焦面观察,透镜的一般变换性质,（3）当 ，即输入面与输出面是共轭面时，,其中 ，是放大倍数,3.4 相干照明衍射受限系统的成像分析,透镜的点扩散函数（脉冲响应）,(3.31)、(3-4-1),(3.32)、(3-4-2),(3.33)、(3-4-3),(3.34

3、),(3.35),(3.36),(3.37),(3.38) (3-4-4)-(3-4-8),一、透镜的点扩散函数（脉冲响应）,(3.37) (3-4-7),(3.38) (3-4-8),3.4 相干照明衍射受限系统的成像分析,其中：,二、衍射受限系统的点扩散函数（脉冲响应）,(3-4-9),变量变换：,(3-4-10),则：,(3.42),(3.43),三、相干照明下衍射受限系统的成像规律,理想成像条件下：,将(3.43)代入(3.42)：,(3.45),(3.46),(3.44),令：,则：,即：,像强度分布：,(3.48),(3.40),由于 是空间不变的，有：,(Coherence Tr

4、ansfer Function),3.5 衍射受限系统的相干传递函数（CTF）,由(3.45),Hc为相干传递函数,小结：,相干照明衍射受限系统,) u,I,II,) u,一、非相干成像系统的光学传递函数（Optical transfer function (OTF)）,(3.57),其中：k 常数 Ig 几何光学理想像的强度分布 Ii 像的强度分布 hI 强度脉冲响应（非相干脉冲响应、强度点扩散函数）,3.6 衍射受限系统的非相干传递函数,(3.59),(3.60),(3.61),3.6 衍射受限系统的非相干传递函数,H,A,A,(3.69),二、OTF与CTF的关系,3.6 衍射受限系统的

5、非相干传递函数,(3-6-13),H,(3.70),三、衍射受限系统的OTF,3.6 衍射受限系统的非相干传递函数,小结：衍射受限系统的成像性质,相干照明,非相干照明,例1、衍射受限成像系统的光瞳为边长 l 的正方形，求： （1）相干传递函数 ； （2）相干照明条件下的截止频率 ； （3）光学传递函数 H ； （4）非相干照明条件下的截止频率 。,例题,例2、衍射受限成像系统的光瞳为直径D的圆形，求： （1）光瞳函数 ； （2）相干传递函数 ； （3）相干照明条件下的截止频率 ； （4）光学传递函数 H ； （5）非相干照明条件下的截止频率 。,例题,一、截止频率,3.8 相干与非相干成像系统的比较,或写成：,例：物体的复振幅透过率为 将此物通过一横向放大率为1的光学系统。系统的出瞳是半径为a的圆形孔径，并且 ，若对该物体成像，问采用相干和非相干照明，哪一种照明