信息光学第三四章作业答案PPT课件

第三、四章作业答案,1,.,3.1试阐述衍射受限的相干成像系统和非相干成像系统的区别以及像差的影响。,（1）衍射受限相干成像系统对复振幅变换而言是线性不变系统，对光强度的变换则不是线性系统；非相干成像系统对光强变换是线性不变的，而对复振幅的变换则不是线性的。,（2）截止频率不同：相干系统截止频率是确定像的复振幅的最高频率分量，而非相干系统截止频率是对像强度的最高频率分量而言。非相干衍射受限系统的OTF，其截止频率扩展到相干系统CTF的截止频率的两倍处。,衍射受限的相干成像系统与非相干成像系统的区别：,2,.,（3）两个点物间的分辨率不同：非相干成像系统可运用瑞利判据判别其分辨率，而对于相干系统，能否分辨两个点源，则要考虑它们的位相关系。,（4）对锐边的响应不同：相干成像系统具有陡峭的不连续性，且在截止频率确定的通频带内不衰减；非相干成像系统在截止频率所确定的通频带内随空间频率增大逐渐减小，降低了像的对比度。,（5）像强度的频谱不同。,3,.,像差的影响：,对于相干成像系统，当光学成像系统存在像差时，其相干传递函数等于它的光瞳函数乘以一相位因子，不会改变系统对空间频率的振幅调制，所以对成像系统的相干传递函数带宽没影响。而对空间频率产生不同相位调制则会使得输出像产生不均匀的空间相移，从而造成像失真。,对于非相干成像系统，像差的存在会使调制传递函数下降，像面光强度分布的各空间频率分量的对比度降低。而对于同样大小和形状的出射光瞳，有像差和无像差系统的截至空间频率相同。,4,.,解：按题意，由透镜定律有,5,.,这里系统的截止频率应大于物函数的基频f1。于是(1)相干照明时，根据截止频率的定义，有,(2)非相干照明时，根据截止频率的定义，有,6,.,解：系统的光瞳函数为：,3.3一衍射受限的相干成像系统出瞳是边长为l的正方形。若在光瞳中心嵌入一边长为l/2的正方形不透明屏，试求出系统的相干传递函数和可通过系统的x和y方向的空间频率范围。,系统光瞳函数在x方向通光范围为：,故能通过系统的x方向空间频率范围应满足：,同样能通过系统的y方向空间频率范围为：,7,.,8,.,解：(1)倾斜单色下面光波入射，在物平面上产生的入射光场为,入射光倾斜入射使得物谱的fx整体平移了sin/距离。所以越大，移动的距离越大。,则物平面的透射光场为：,相应的频谱为：,9,.,(2)物的空间频谱仅包含3个频谱分量，其中每一频谱分量代表某特定方向的平面波，如果只让一个频谱分量通过系统，像面是不会有强度变化的。欲使像面有强度变化，至少要有两频谱分量通过系统。选择最低的两个频谱分量使其在系统通频带内，角才能取尽量大的值。在相干照明的情况下：,10,.,（3）当max，只有最高的那个频率分量不能通过系统，所以系统的相干传递函数为,像面频谱为,像面复振幅为,11,.,像面光强分布为,而0时像面光强分布为,对比两种情况下像面光强分布，可知：0时像面光强有高频分量2f0,而max没有这项；0时像面光强具有较高的图象对比度。,12,.,3.5如图，透镜口径D=25mm，焦距f=50mm，物距d0=150mm,光阑离透镜距离l=100mm，d=8mm，求系统的截止频率。,解：,13,.,根据已知条件,可得,由于假定其光谱分布是矩形,则,14,.,4-2什么叫光源的时间相干性？由什么物理量来表征？与哪些因素有关？,答:光源的时间相干性是指在同一空间点处,在任意相等的时间区间t内测得该点的位相差随时间的变化情况。由相干时间或相干长度来表征。光源的时间相干性取决于光源的频谱宽度或中心波长0和波长宽度等。,15,.,4-3什么叫光源的空间相干性？由什么物理量来表征？与哪些因素有关？,答：空间相干性是指在波面上固定两空间点的位相差随时间的变化情况。它描述在同一时刻波面上两点之间光场的相干性。由横向相干长度来表