MIT-光学教程wk8b(11)

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1、今日内容•复习相干光照明条件下的空间滤波•用波动光学导出透镜公式•系统非相干光照明情况下的点扩散函数•调制传递函数（MTF）和光学传递函数（OTF）•相干和非相干成像的比较•分辨率和图像质量–分辨率的意义–瑞利判据和图像质量MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-1相干成像线性平移不变系统薄透明片输出幅度脉冲响应照明卷积傅里叶傅里叶变换变换传递函数（≡平面波谱）相乘传递函数光瞳函数MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-2带有FP孔径的4F系统物平面傅里叶平面：孔径受限像平面：被模糊化MIT2.71/2.7

2、10光学（例如：低通滤波）11/10/04wk10-b-3单透镜成像条件透镜物像成像条件（即透镜公式）由波动光学推出？！？横向放大MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-4单透镜成像系统透镜物像g输入(x,y)空间g输出(x’,y’)“LSI”系统MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-5单透镜成像系统脉冲响应（PSF）g输入(x,y)空间g输出(x’,y’)“LSI”系统理想PSF：衍射受限PSF：MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-6非相干光成像MIT2.71/2.710光学11

3、/10/04wk10-b-7两种非相干性时间非相干空间非相干光程匹配点光源迈克耳逊干涉仪杨氏干涉仪复色光（=多色，宽带）单色光（=单色，窄带）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-8两种非相干性时间非相干空间非相干光程匹配点光源来自非等光程的波等光程但来自波前不不干涉同点的波不干涉MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-9相干光束与非相干光束互相干：叠加场的振幅用复振幅的和来描述互不相干：叠加场的强度用强度的和来描述（每一束光束相位相对于另一束光随机变化；所以，我们需要用统计公式来适当地描述它们---统计

4、光学）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-10空间非相干光成像简单物：两个点源窄带，互不相干（输入场是空间非相干的）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-11空间非相干光成像非相干：强度相加MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-12空间非相干光成像推广：用非相干光照明透明片在成像系统输出平面上的强度MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-13非相干成像线性、平移不变系统薄透明片非相干输出强度脉冲响应卷积照明非相干成像在强度上是线性的具有非相干的脉冲响应（iPS

5、F）其中是相干脉冲响应（cPSF）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-14非相干成像线性、平移不变系统薄透明片非相干输出强度脉冲响应卷积照明傅里叶傅里叶变换变换传递函数（≡平面波光谱）相乘非相干系统的传递函数：光学传递函数（OTF）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-15光学传递函数归一化~实部(H)实部()HMIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-16一些术语…振幅传递函数（相干）光学传递函数（OTF）（非相干）调制传递函数（MTF）MIT2.71/2.710光学11/10/0

6、4wk10-b-17圆孔的MTF针孔，半径1mm针孔MTF，半径1mm物理孔径滤波器形状（MTF）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-18矩形孔的MTF矩形孔，宽2mm矩形MTF，宽2mm物理孔径滤波器形状（MTF）MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-19非相干低通滤波针孔MTF，半径1mm针孔,非相干，半径1mmMTF像面上的强度MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-20非相干低通滤波针孔MTF，半径0.5mm针孔,非相干，半径0.5mmMTF像面上的强度MIT2.71/2.

7、710光学11/10/04wk10-b-21非相干低通滤波矩形孔MTF，半径2mm矩形孔，非相干，半径2mmMTF像面上的强度MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-22衍射受限的MTF与有像差的MTF~实部()H理想薄透镜，有限孔径实际透镜，有限孔径及有像差MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-23多色光成像波长为的单色光的空间非相干响应：多色（时间和空间非相干）响应：MIT2.71/2.710光学11/10/04wk10-b-24相干与非相干说明•通常，非相干给出更好的图像质量：–没有振铃效果；–没有

8、散斑–更宽的带宽（尽管高频成份被MTF衰减）•但是，非相干成像对位相物体不敏感•由于MTF依赖于波长而产生色差，所以多色光成像使成像质量