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文档简介

1,第三章 光学成像系统的频谱分析,2,课程内容,3.1二维线性系统分析 3.2 光学系统的频域描述 ：传递函数 3.3 光学成像系统的相干传递函数 3.4 光学传递函数 3.5 相干与非相干成像系统的比较 3.6 光学传递函数的计算 3.7 光学传递函数的测量,本章将光学成像系统作为线性不变系统，运用傅 立叶变换理论研究系统的I/O关系，介绍光学传递 函数的基本概念，基本理论，计算方法和测量方法。,3,光学传递函数研究的历史背景, 1873年阿贝二次衍射成像理论和1906年的阿贝波特实验; 1938年，德国人菲利塞（Frieser）提出用正弦掩模板检验光学系统像质; 20世纪40年代，傅立叶光学兴起；1946年，法国人杜菲克斯（Duffieux）发表“傅立叶变换及其在光学中的应用”; 1948年，美国人赛德（O.Schade）提出用传递函数评价电视摄像系统像质; 20世纪50年代，英国霍普金斯将光学传递函数引入光学设计和检验； 我国研究始于20世纪70年代，最高水平为长春光机所和北理工。,4,阿贝-波特实验,5,学习的目的和意义, 用频谱分析方法来描述和分析光学系统物像关系和成像 机理，用光学传递函数来进行光学系统设计和像质鉴定，丰富和发展了光学仪器理论，推动了光学技术进步。 光学传递函数客观地描述系统对光信息的传递特性，是客观评价成像质量的综合指标，通过计算传递函数，可以在设计阶段就明确知道系统的成像质量；应用MTF作为优化设计的评价函数，更容易得出最佳的设计结果。 光学检验中采用OTF测量，消除了传统方法中人为的主观因素，解决了测量指标与实际像质之间的定量评价问题。 光学传递函数的基本理论和相关技术，是工程光学专业学生必须掌握的最基本的专业知识。,6,3.1 二维线性系统分析 3.1.1. 系统,7,3.1.2 线性系统与叠加积分 1.线性系统的定义,空间域描述,8,2.光学系统的脉冲响应函数(点扩散函数),【“点基元”分析方法】,叠加积分,9,3.1.3 线性空间不变系统与卷积,卷积积分,10,11,3.2.1 线性不变系统的频域描述,卷积定理,12,空域与频域描述的比较,1.从输入函数计算输出函数的运算流程不同: 空域: 卷积关系 频域: 傅里叶变换相乘傅里叶逆变换 2. 基元函数不同: 点基元点扩散函数,空域和频域的基元函数不同 平面波基元平面波基元,空域和频域的基元函数相同,13,3.2.2 .线性空间不变系统的本征函数,由于输入/输出基元 函数相同,才可以 定义一个传递函数.,14,3.2.3 传递函数,15,重要结论,16,3.3 光学成像系统的相干传递函数,17,物理模型的说明,18,3.3.2 衍射受限系统的相干传递函数 1.系统脉冲响应函数,凸透镜位相 变化因子,19,点扩散函数与 瞳函数关系,20,系统相干传递函数,21,3.3.3 相干传递函数与光瞳函数的关系,
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