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《光學(xué)成像系統(tǒng)頻率特性》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第三章FriquencialCharacterofImagingSystem光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性傳統(tǒng)評定系統(tǒng)成像質(zhì)量的方法：星點(diǎn)法分辨率法光學(xué)傳遞函數(shù)（OTF）法?透鏡成像的相位變換作用?透鏡的傅立葉變換性質(zhì)?透鏡的一般變換特性?相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像分析?衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)?衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)§1.透鏡成像的相位變換作用透鏡具有成像和相位變換功能一、平面波經(jīng)過凸透鏡變成會聚球面波二、平面波經(jīng)過凹透鏡變成發(fā)散球面波以上兩例證明薄透鏡的作用相當(dāng)于一個相位變換器，光經(jīng)過透鏡后，由于各處相位延遲不相同而使波面的形狀
2、發(fā)生改變，進(jìn)而改變了光波的傳播方式。三、點(diǎn)光源通過透鏡成像過程透鏡：薄透鏡，焦距f>0（x,y)PP12ss’oo12pqU(x,y)U‘(x,y)11t(x,y)'U(x,y)?U(x,y)t(x,y)11透鏡的復(fù)振幅透過率為：'Uxy(,)1txy(,)?Uxy(,)1在傍軸近似下，單色點(diǎn)光源S發(fā)出的發(fā)散球面光波在P平面上造成的光場分布為1??k22Uxy1(,)??Aexp(jkp)exp??j?xy???2ps球面波經(jīng)透鏡變換后向S‘點(diǎn)會聚，忽略透鏡的吸收，它在P平面上造成的復(fù)振幅分2布為??k22U1'(,)xy?Aexp
3、(?jkp)exp???j?x?y???2qs’透鏡的復(fù)振幅透過率或相位變換因子為'????Uxy1(,)k2211txy(,)??exp???j?x?y????Uxy1(,)??2??pq相位因子exp(jkp)和exp(-jkq)僅表示常數(shù)相位變化，忽略不計高斯公式111??pqf則透鏡的相位變換因子可簡單表示為'Uxy1(,)??k22txy(,)??exp???j?x?y?Uxy1(,)??2f'Uxy1(,)??k22txy(,)??exp???j?x?y?Uxy1(,)??2f當(dāng)一單位振幅平面波垂直照明p時1U(x,y)
4、?11P平面的復(fù)振幅分布則為：2'k22U(x,y)?U(x,y)t(x,y)?exp[?j(x?y)]112ff>0時，上式為一會聚球面波，表明平面波經(jīng)過正透鏡后會聚于像方焦點(diǎn)。f<0時，上式為一發(fā)散球面波，表明平面波經(jīng)過負(fù)透鏡后在像方焦點(diǎn)成一虛像。如果考慮透鏡的有限孔徑。其孔徑函數(shù)為：?1透鏡孔徑內(nèi)P(x,y)???0其他則透鏡的相位變換因子改寫為：k22t(x,y)?P(x,y)exp[?j(x?y)]2f?透鏡成像的相位變換作用?透鏡的傅立葉變換性質(zhì)?透鏡的一般變換特性?相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像分析?衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞
5、函數(shù)?衍射受限系統(tǒng)的非相干傳遞函數(shù)§2.透鏡的傅立葉變換性質(zhì)透鏡除了具有成像的功能，還能實現(xiàn)傅立葉變換。利用透鏡可以方便的觀察到菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣。一、物在透鏡之前輸入面觀察面球面波菲菲涅涅自由傳透耳相耳播射衍位衍射變射換在傍軸近似條件下，由單色點(diǎn)光源發(fā)出的在物的前表面造成的場分布為：??22?xy00A0exp??jk??2?pd?0?在輸入面上的光場為??22?xy00Atxy0?0,0?exp??jk??2?pd?0?透鏡前表面復(fù)振幅為（忽略常相位因子）：22A??x22?y???x''?x00???y?y?Uxy?
6、','???0txy?,?expjk00exp??jkdxdyl??00??00jd?0???22?pd?0???d00??通過透鏡后的場分布為：22'??xy''?Ull?xy','???UxyPxy?','??','exp???jk??2f其中P為光瞳函數(shù)觀察面上及光源的共軛面上的場分布為：221??xy'22?'???xx?''???y?y?Uxyll?,????Uxy?','exp????jk?exp??jkdxdy''jq???22f????q?p1??kUxy?,???2????txy?0,0?exp??j????xy?
7、dxdydxdy00''?qd0??2??0p式中由于我們需要的是輸入面和觀察面的關(guān)系，所以先對x’，y’積分。??kUp???exp??j????xydxdy?''??2?p不考慮透鏡的有限孔徑的影響，對∑p的積分可以擴(kuò)展到無窮。做變量代換，令：得d0fq(f?d0)22fU?exp[jk(x?y)]exp[?jk(xx?yy)]P00?2???k22???exp[j(x?y)]dxdy2??利用高斯公式積分??ax2??edx?a??得jfqd?0???fd?0?22??fUp?exp??jk?x?y?exp???jk?xx00
8、?yy?a??2a??a觀察面復(fù)振幅分布可表示為：?????f??d??x22y????0Uxy?,??c'exp????jk??txy?00,?????????2????qf???d00?fd????fxx?00?yy???exp?
