资源描述：
《Chap5-3.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、§5-2成像系统的一般分析 一.成像系统的普遍模型——黑箱模型1322.透镜系统:黑箱.只考虑边端(入瞳与出瞳之间)的变换关系1.物面入瞳:菲涅耳衍射3.出瞳像面:菲涅耳衍射若成像系统的像质仅受有限大小光瞳的衍射效应所限制,则称为“衍射受限”系统,或衍射限制系统(diffraction-limitedsystem)#二.Abbe理论:衍射效应由有限出瞳引起三、衍射受限系统的脉冲响应（单色光照明）为几何光学预言的理想像系统出瞳所确定的脉冲响应任意复杂的衍射受限光学成像系统，都可看作线性空不变系统.像的复振幅分布是几何光学理想像和系统出瞳所确定的脉冲响应的卷积。#§5-2成像系统的一般分析四、
2、非单色照明例:光波含有二个频率:n1和n2,单位振幅我们仍可不考虑高频振荡部分，而仅考虑其复振幅U(x,y,t),它既是空间函数又是时间函数,随时间缓慢变化,可看成频率为n的单色光波的包络。#§5-2成像系统的一般分析 四、非单色照明在同一时刻t,像的复振幅与物的复振幅之间应满足叠加积分：最终关心的是像面上的强度分布：脉冲响应是光学系统的性质,与时间无关.可以交换时间求极限与空间积分的顺序。#＜.＞:对足够长时间求平均:T将Ui(xi,yi;t)表达式代入:这是两个互相独立的积分。Ui(xi,yi;t)Ui*(xi,yi;t)§5-2成像系统的一般分析 四、非单色照明现在<.>中的量完全决定于
3、照明方式,即物平面上任意两点(x0,y0)与(x0’,y0’)引起的光场扰动之间的相关性,或相干性.称为空间相干性问题。我们讨论两种极限情况#像面上的强度分布:(1)T§5-2成像系统的一般分析四、非单色照明:照明光为完全空间相干光在这种照明下,物平面上各点的光振动有完全确定的不随时间改变的位相关系.因此任何点的复振幅对时间的依赖关系,可以归结为某一特定点(例如原点)对时间的依赖关系.表达为：归一化因子#（2）§5-2成像系统的一般分析四、非单色照明:照明光为完全空间相干光像面强度分布:(1)（2）(2)代入(1)，即得:（每个积分可以独立完成）式中，Ui(xi,yi)可以理解为即像面上各点的
4、复振幅也有确定的位相关系,不随时间变.成像系统是对复振幅作线性变换,再由像的复振幅求像的强度。#§5-2成像系统的一般分析 四、非单色照明:完全非相干照明物理意义：物面上各点的光振动是完全统计无关的,相互的位相关系随时间变化完全不确定.任意两点光振动值的乘积U0U0*在较长的时间内的平均值为零.除非此二点完全重合.将(3)代入(1)，得：此式表明：对于完全非相干照明，系统对光强度作线性变换。变换的脉冲响应函数为像强度分布:物上各点在像平面上引起的强度分布的加权叠加。#此时（3）k是复常数§5-2成像系统的一般分析 照明光源的相干性问题:物理图像A,B两点光振动相干,则引起的以A’,B’为中心的
5、两个分布也相干.应将其干涉图样求出后,再作模方求强度。相干照明:x0BAy0xiB’A’yiBlackBox非相干照明:x0BAy0xiB’A’yiBlackBox任意时刻A.B两点在像面上某点引起的复振幅没有确定的位相关系。观察到的强度是多个像点强度的叠加，即非相干叠加。##§5-3衍射受限的相干成像系统的频率响应对复振幅而言是线性空不变系统——对强度的变换是非线性的一．相干传递函数CoherentTransferFunction,CTF.物像关系满足卷积积分复振幅的脉冲响应（相干脉冲响应）几何光学理想像则由卷积定理：Gi(fx,fy)=Gg(fx,fy)Hc(fx,fy)取决于物(或几何像
6、)的空频结构对输入频谱的传递和转化作用。定义：相干传递函数Hc(fx,fy)={h(xi,yi)}输入频谱:Gg(fx,fy)={Ug(x0,y0)}像频谱:Gi(fx,fy)={Ui(xi,yi)}系统频率特性:Hc与系统结构参数的关系?#§5-3衍射受限的相干成像系统的频率响应一．相干传递函数CTF问题是:变换的比例?与光学系统的结构参数(波长、物像距等)的关系?则Hc一定是光瞳函数.已知h是光瞳函数的F.T.,(h=h/M)#§5-3衍射受限的相干成像系统的频率响应一．相干传递函数CTF运用δ函数的比例性质:筛选性质(乘积积分性质):并略去所有的常系数,得:取反射坐标系:(对称光瞳自然成
7、立)结论：相干传递函数的函数形式就是光瞳函数。取“0”、“1”二值1:全部通过，无畸变0：全部阻塞，截止#(P116)§5-3衍射受限的相干成像系统的频率响应一．相干传递函数CTF在这些近似下，Hc(fx,fy)=1，像的频谱是物频谱的精确复现。过渡到几何光学近似:像平面上得到几何光学的理想像当P(x,h)≡1(即光瞳无限大)或当→0,均可认为:P(ldifx,ldifx)≡1对于实际光学系统，
