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《光學-第5章 光學系統(tǒng)的成像分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、本科課程論文《光學系統(tǒng)的成像分析》課程名稱信息光學姓名姜婷婷學號1415222007專業(yè)電子科學與技術任課教師任洪亮開課時間第1周~第18周教師評閱意見：論文成績評閱日期課程論文提交時間：2016年12月nn日第5章光學系統(tǒng)的成像分析5.1、成像系統(tǒng)概述···································25.2、透鏡的結構及變換作用·····························31.透鏡的結構································42.透鏡的成像····································43.薄透
2、鏡的厚度函數(shù)····························124.薄透鏡的相位變換及其物理意義·····················135.3、透鏡的傅里葉變換性質·······················141、透鏡的一般變換特性·······················142、物在透鏡之前·······················143、物在透鏡之后·······················145.4、透鏡的空間濾波特性·······················145.5、參考文獻·································
3、········17前言光學成像系統(tǒng)可以看成一種光學信息處理系統(tǒng)，采用頻譜分析方法和線性系統(tǒng)理論全面研究光學系統(tǒng)成像的過程，已經成為現(xiàn)代光學中的一種重要手段，并且是光學信息處理技術的重要理論基礎。前面提到，要在衍射屏后的自由空間觀測夫瑯禾費衍射，其條件是相當苛刻的。于在近距離觀測夫瑯禾費衍射，就需借助會聚透鏡來實現(xiàn)。在單色單位平面波垂直照射衍射屏的情況下，夫瑯禾費衍射就是衍射屏函數(shù)的傅里葉變換。所以透射物體的夫瑯禾費衍射就是實現(xiàn)傅里葉運算的物理手段。5.1成像系統(tǒng)概述(一)、光源:1，初級光源：如果物體是自身發(fā)光，則稱為初級光源.2，次級光源：如果物體被其他光源照明，則成為次級光源.
4、(二)、像:1，實像：光線確實交匯在一點所形成的像2，虛像：光線并不交匯，但光線看起來都來自一個點形成的像(三)、限制條件對光學系統(tǒng)的研究，除特別情況外，通常都要再加一個限制條件：只研究軸對稱系統(tǒng)。5.2透鏡的結構及變換作用(一)：透鏡的結構1.定義：顧名思義，透鏡是由透明物質制成的，通常是一塊曲面玻璃，它的兩個表面是凸(凹、平)形的曲面，這種曲面玻璃就稱為透鏡。正透鏡：焦距為正2.透鏡負透鏡：焦距為負3.常見類型：圖5.2.1各種類型的透鏡4.透鏡的基點及主面：（1）光軸：通過表面的曲率中心作一直線，這條直線就是光軸（2）法線：球心到入射光線與頂平面交點的直線（3）基點：基點有六個
5、，如圖所示，焦點F1，焦點F2，主點P1，主點P2，節(jié)點N1，節(jié)點N2（4）主面：第一主面和第二主面分別是通過第一主點和第二主點而垂直于光軸的面(a)(b)圖5.2.2透鏡的基點及主面從圖5.2.2（a）可以看出，把發(fā)自F1的光線的入射光線和出射光線延長，它們在第一主面上相交，在后一情況下，入射光線和出射光線在第二主面上相交。兩個主面在光軸附近經常會非常接近于平面，所以通常把它們叫做主平面。有效焦距（簡稱焦距）：從任一主點到對應焦點的距離。當透鏡置于真空或空氣中時，其焦距為：對于薄透鏡，很小，則上式可化為：且有對于薄透鏡，通常假定其兩個主平面重合，如圖5.2.3所示。（二）、透鏡的成
6、像對正焦距，即＞0時，有：（5.2.3）上式常稱為透鏡定律，而滿足這個表達式的物平面和像平面稱為共軛平面。還有：（5.2.4）像高與物高之比成為橫向放大率，它與上述各量之間的關系如下：（5.2.5）對負焦距，即時，有：（三）、薄透鏡的厚度函數(shù)正透鏡的厚度包括三個部分。兩個表面分別在兩邊產生弧拱，另外必須有一定的邊緣厚度。問題：如何求凸透鏡的厚度函數(shù)？圖5.2.6博透鏡的側視和前視1、厚度函數(shù)：如圖5.2.6（a）和（b）分別是透鏡的側面圖和前視圖，z軸與透鏡的主光軸重合，曲率半徑分別為和，中心最大厚度為，折射率為n。設在坐標（）處的厚度為，顯然是坐標的函數(shù)，稱為厚度函數(shù)。2、厚度函數(shù)
7、的計算圖5.2.7厚度函數(shù)的計算由圖5.2.7所示，在點處的透鏡厚度記作，表示該薄透鏡的厚度函數(shù)，對應于和的拱高分別為和。對于薄透鏡來說表面的曲率半徑比透鏡最大厚度大得多。為了求出厚度函數(shù)，將沿垂直于Z軸的方向剖成三部分，于是有：式中：、、分別表示圖5.2.7中三部分坐標處的厚度。用幾何方法可以方便的得到透鏡的厚度函數(shù)。令光軸為Z軸，取原點在第一球面的頂點處，這樣由前面所述的符號法則有：由圖5.2.7所示的幾何關系可得:(5.2.10)(5.2.11)對于
