《相干系统理论》PPT课件

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1、第三章光学成像系统的频谱分析1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。2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

2、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。3阿贝-波特实验4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

3、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。5§3.1二维线性系统分析3.1.1.系统63.1.2线性系统与叠加积分1.线性系统的定义空间域描述72.光学系统的脉冲响应函数(点扩散

4、函数)【“点基元”分析方法】叠加积分83.1.3线性空间不变系统与卷积卷积积分9103.2.1线性不变系统的频域描述卷积定理11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123.2.2.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.133.2.3传递函数14重要结论15§3.3光学成像系统的相干传递函数16物

5、理模型的说明173.3.2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18点扩散函数与瞳函数关系19系统相干传递函数203.3.3相干传递函数与光瞳函数的关系21的意义22正方形光瞳和圆形光瞳的成像系统相干传递函数示意图23243.3.4.像差的影响25谢谢！！26