信息光学03_06

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1、InformationOptics3.6相干与非相干成像的比较相干成像和非相干成像，哪种情况更好？通过本节的讨论可知，不能得出全面、绝对的结论。要视具体情况而定，不仅与系统结构有关，而且与照明光的相干性及物的结构有关。下面从三个方面来说明。3.6.1截止频率相干：ρ=D/(2λd),是能传递的复振幅分布的最高空间频率。ci非相干：2ρ=D/(λd),是能传递的强度分布的最高空间频率。ci虽然是二倍的关系，但这并不说明非相干比相干成像好，因为是对不同的物理量传递而言的。从数值上进行简单比较不合适。光学成像，最后观察到的是强度，下面通过对像的强度的频谱的分析

2、，对相干与非相干成像进行比较。InstituteofInformationOptics,ISE,SDUInformationOptics3.6.2像强度的频谱2相干成像：Ix(,y)=∗U(x,y)h!(,xy),ciigiiii非相干成像：22I(,xy)=∗I(xy,)h(,xy)=U(xy,)∗h!(,xy),iiigiiIiigiiii令：h!(,xy)rrH(uv,),U(x,y)G(uv,),iigiigcI(,xy)rrG(uv,),I(x,y)G(uv,).ciicii由卷积定理和相关定理得：G(u,v)=⊗⎡⎤G(uv,)H(u,v)⎡

3、⎤G(uv,)H(u,v),cg⎣⎦c⎣⎦gcG(u,v)=⊗⎡⎤G(uv,)G(u,v)[]H(uv,)⊗H(u,v).ig⎣⎦cgc由以上两式可知，两种情况下的像强度的频谱可能是很不相同的。在不知物体具体结构的情况下，也不能得出哪种成像更好得一般结论。物体具体结构不同，相干照明和非相干照明下，成像的好坏需要根据情况而定，需要具体情况具体分析。InstituteofInformationOptics,ISE,SDUInformationOptics例3.6.1物体的复振幅透过率为t(x)=

4、cos(2πx/b)

5、,系统的成像放1大率为1，系统出瞳半径为

6、a，且λd/b

7、cos(2πx/b)

8、b=2cos(2πx/b)解：用傅立叶级数展开得：⎛⎞14⎡11⎛⎞21⎛⎞3⎤tx()==cos⎜⎟2ππx⎢+cos⎜⎟2x−cos⎜⎟2πx+?⎥,1⎝⎠bbπ⎣21⋅⋅3⎝⎠35⎝⎠b⎦由给定条件λd/b

9、明成像：ρρoc==Mcρc==,2λλddii112可见：ρoc<<ρρoc⇒oc<<2.ρoc2bb可知：展开式中的第2项及以后各项均不能通过系统，只有第1项(直流项)通过系统，像面上呈均匀分布，物不能通过系统成像。（2）对非相干照明成像：物方截止频率为2ρ，而2/b<2ρ，ococ可知，展开式中的第1、2项能通过系统，虽然丢失了高频成分，像的衬比度有所下降，但物能通过系统成像，由以上分析可知，在此种物结构下，非相干照明成像比相干照明成像要好。InstituteofInformationOptics,ISE,SDUInformationOptics例

10、3.6.2成像系统不变，物体换成t(x),其复振幅透过率为:2t1(x)=cos(2πx/b),结论又如何？解：与例3.6.1相比，两个物体的复振幅透过率不同，但强度分布相同，均为cos2(2πx/b)=(1/2)[1+cos(2πx2/b)],频率均为2/b。(1)对于相干照明，由于成像系统的放大率为1，物方截止频率为:ρ=ρ=a/(λd)。occi物的复振幅分布为cos(2πx/b),频率为1/b,而1/b<ρ=a/(λd),oci所以能通过系统成像，无衰减，不受影响。(2)对非相干照明成像：物方截止频率为2ρ=2ρ=2a/(λd)。occi物的强度

11、分布为cos2(2πx/b)=(1/2)[1+cos(2πx2/b)],频率为2/b,而2/b<2ρ=2a/(λd),所以也能通过系统成像，但幅度衰减oci为1/2，受影响。InstituteofInformationOptics,ISE,SDUInformationOptics由以上分析可知，在此种物结构下，相干照明成像比非相干照明成像要好。上面这一结论，也可以通过对像的强度的频谱进行分析而得出（p81）。H(u,v)OTF-ρcρc-2ρc2ρcInstituteofInformationOptics,ISE,SDU相干照明成像Information

12、Optics非相干照明成像理想像光场分布的频谱：理想像强度分布的频谱：==⎡⎤⎡