信息光学第三章优秀课件.ppt

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1、信息光学第三章第1页，本讲稿共28页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第2页，本讲稿共28页透镜的傅立叶变换性质物在透镜前(2)(1)(4)(3)(5)第3页，本讲稿共28页透镜的傅立叶变换性质物在透镜前特例：（

2、1）输入面位于前焦面（2）输入面紧贴透镜第4页，本讲稿共28页透镜的傅立叶变换性质物在透镜后 特例：物紧贴透镜第5页，本讲稿共28页总之，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。第6页，本讲稿共28页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 第7页，本讲稿共28页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 第8页，本讲稿共28页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）第9页，本讲稿共28页(3.31)、(3-4-1)(3.32)

3、、(3-4-2)(3.33)、(3-4-3)第10页，本讲稿共28页(3.34)(3.35)(3.36)(3.37)(3.38)(3-4-4)-(3-4-8)第11页，本讲稿共28页一、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：其中：第12页，本讲稿共28页二、衍射受限系统的点扩散函数（脉冲响应）(3-4-9)变量变换：变量变换：(3-4-11)若光瞳足够大：若光瞳足够大：(3-4-10)则：则：第13页，本讲稿共28页(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：理想成像条件下：将

4、将(3.43)代入代入(3.42)：第14页，本讲稿共28页(3.45)(3.46)(3.44)令：令：则：则：即：即：像强度分布：像强度分布：第15页，本讲稿共28页(3.48)(3.40)由于由于 是空间不变的，有：是空间不变的，有：第16页，本讲稿共28页(Coherence Transfer Function)3.5 衍射受限系统的相干传递函数（CTF）由(3.45)Hc为相干传递函数第17页，本讲稿共28页小结：相干照明衍射受限系统传递函数脉冲响应第18页，本讲稿共28页)uIII)u第19页，本讲稿共28页一、非相干成像系统的光学传递函数（Optical transfer func

5、tion (OTF)）(3.57)其中：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第20页，本讲稿共28页(3.59)(3.60)(3.61)3.6 衍射受限系统的非相干传递函数 H HA A A A 第21页，本讲稿共28页(3.69)二、OTF与CTF的关系3.6 衍射受限系统的非相干传递函数(3-6-13)H H第22页，本讲稿共28页(3.70)三、衍射受限系统的OTF3.6 衍射受限系统的非相干传递函数第23页，本讲稿共28页小结：衍射受限系统的成像性质相干照明传递函数脉

6、冲响应非相干照明传递函数脉冲响应第24页，本讲稿共28页例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 。例题第25页，本讲稿共28页例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 。例题第26页，本讲稿共28页一、截止频率一、截止频率3.8 相干与非相干成像系统的比较或写成：例：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，哪一种照明方式好？如果物体的复振幅透过率换为 结果如何？第27页，本讲稿共28页二、像强度的频谱二、像强度的频谱三、两点的分辨率三、两点的分辨率非相干照明：使用瑞利判据相干照明：复振幅相加，还要考虑位相，结果差别会很大。第28页，本讲稿共28页