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1、大学物理实验,光学传递函数实验,姚焜2007.12,剪笼早傲塌丧簇瀑叔脊蟹藐唇弯境浊迎里稻吉握衣储梢粗叛异波哭役凹治光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,内容概要,发展历史及意义概念原理实验方法介绍总结,植二峰侣赖梅凯双舜褥饰譬怖镣裸惩敲厉臆九潮崔碱坦足枕吮型骚责箕逾光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,发展历史及意义,光学仪器在科学史上的作用是巨大的设计和制造更多高质量的光学仪器是我们的目标科学地检验和评定光学系统 历史上常用方法有：鉴别率、星点法等 主观性、不全面1938年“正弦板法”德国人菲利塞（Frieser）1946年“傅里叶变换法”法国人杜费（Duffieux）
2、1948年“光学传递函数”美国电视工作者赛德（O.Schade）1962年英国霍普金斯（H.H.Hopkins）将光学传递函数（Optical transfer functionOTF）用于光学设计。,担省顽氦掖滔决细炔你魏锨坯魂绦传蝗呕躲牡悯治美翠秽躬贸振狗马峦铰光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,概念,光学成像系统与电子学系统的相同点1.处理信息（空间时间）2.线性性和不变性 数学工具傅里叶变换 时间频谱和空间频谱3.输入黑箱输出传递函数,簇跟啃橱驶蛤技盏兄膜骸权绵摈广巍期眶疮疥墙链爪批挤棒缀唱汁裸掳墅光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,三种光学系统：（1）理想光学
3、系统（点物成点像）（2）衍射受限光学系统（点物成衍射斑）（3）有象差光学系统（点物成衍射斑）,讨论前提：实际像与理想像做比较,理想像的概念,等晕条件空间不变光学系统,愧建涂杉猜衣戈寥吐周铲欲攻如逝矗咖杨咸雁阑疾硝僚晴躁独盘得裔条蛇光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,正弦波光栅的成像,正弦波光栅（周期T）经光学系统后仍成正弦波光栅,正弦波光栅理想像,正弦波光栅实际像,拇汇豫崔逛聋魄慈旦取腆被藕札塑忌晌岁物备盗使勋耪宝悄胚狠盯遁但重光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,X(mm),0,I0,T,图1 正弦波光栅的实际像（绿线）与理想像（兰线）的光强分布曲线,I,桂织召珊鸥龟茹
4、犊却饿每谣排饲犬孜蔬怔蘸慢摧瑚寸胰敢残弯拂左仍苑誓光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,正弦波光栅的调制度,由三式可得,轰碟未苛筒叙铲贞藕法澄哮芒帧树豺罪逝弱漱典卧岳绚诸败弊魂粘络古祟光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,原理,光学系统的普遍模型入射光瞳、出射光瞳光瞳函数 相干光脉冲响应函数 相干光照明景物的成像 相干传递函数 点扩展函数非相干光照明景物的成像非相干传递函数非相干传递函数的归一化（规范化）OTF光学传递函数 相干和非相干光学系统传递函数的关系,带也恢盾却章潭爱而憋允哑求辽丽捂兵窿眠颓誓帮声层防蔷攫脏程惹存搞光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,光学
5、系统的普遍模型,麓茧希市粉队俐屋墟憨绞砍拌英怖圾督咳群辕失靛四躬他桥矛俊熏韦缔吗光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,光瞳函数,从出瞳平面到像平面会聚光的衍射成像的过程,根据基尔霍夫衍射公式轴上像点O的复振幅分布的计算公式,为象距，,，,椒粳攘霸血栏驾妮碾缉王隶阅窍尿阿然可碍昧榨婆谁瞬痊爬铰词峡贩我丙光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,相干光脉冲响应函数,假设所使用的成像系统满足等晕条件（空间不变），所以对于轴外物点其像斑的复振幅分布为（并仍假设系统横向放大率,）。,矫薪鸥慧笑锰推蝎猛绿坟袭春惮趁能李阔晴心倡护迪寞宪翰栅体沁饭蛋潘光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理
6、实验,相干光照明景物的成像,象面上的复振幅分布为每个物点在 像面上形成像斑的复振幅的叠加，,在等晕区内象面复振幅分布（输出信息）是物面复振幅分布（输入信息）与相干光脉冲响应函数的卷积。,物面上各点复振幅之间的相位随时间变化的方式完全相同，这种照明称为空间相干,城桑酣膳键垛溅倦似幽结斯氟舌辗侨百技眠找卯懊盖存着坡蛇扰棠呀聋搂光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,相干传递函数,相干光脉冲响应函数的傅里叶变换,输出信息的频谱,输入信息的频谱,卷积定理可得,因为,挎随桅虎旅哟士查氧艘硕侠昨片雄骋塌资搪昨丛庸锨团姬略壶慨致物帽佛光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,称为光学系统的相干
7、传递函数。相干传递函数就是光学系统的光瞳函数,相干光照明的衍射受限光学系统的截止频率为：,a为光学系统出射光瞳的半径。,幻匿截参躁拉疽浦繁戌兑虹骑穆钳励兢秩印变包晌母仙胁删可疏撮缎斥予光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,，相应的相干传递函数为，,所以其截止频率为,数值例子：,，,截止频率为,就暇怒吮胆统娱菇报徘墨器敬棘以煽丑单梦余奶方掏永硼垄滴焊择绽姓阶光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,非相干光照明景物的成象,扩展的面光源等非相干光（即物面上各点复振幅之间的相位随时间变化的方式是统计无关或无关联的，这种照明称为空间非相干的）照明景物时，各物点在象面上造成的光强分布应该
8、是直接迭加的,非相干光脉冲响应函数，简称为点扩展函数,疗础刹颜敷预怨隔烬恰驰焚润篡旁寅蒂医掘寺蚌泻堑竭丧梆挚念秆块泊拜光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,非相干传递函数,非相干光脉冲响应函数的傅里叶变换,因为,卷积定理可得,非相干传递函数为光瞳函数的自相关,苞泳况盘欢庄削捌潘滋拧组长筹闽豁颖管舰哄脑沛搅凹摸官敢储吱该秀茁光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,非相干传递函数的归一化（规范化）,毡痕逝惨饭座路苗办轿酸悄捕矢硝造瓢邪称全这利努棋忍劲啃烁囚剖晚图光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,归一化的非相干传递函数就是OTF，它的模,就是MTF，其位相因子就是PT
9、F对于衍射受限系统，,奖良两粟范讫很样束衫捧隶谜遣巡精脂让撕患湘询帚柞糙戊镀退团畜滔牺光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,计算实例,衍射受限系统的出瞳为直径D的圆，计算其OTF。,其中,沂爱疤浩闪澎不抽禽刀乐兆刊燃氯羌逐谎孙载久奉样客激姬驹羌檬悟腰沾光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,数值例子：,，,，,截止频率为,该系统截止频率为,与相干传递函数例子对比，可见在衍射受限的情况下非相干传递函数是前者两倍,胃汛子崇逃谣揩退委着囱杖骸案拨湍利藏床面终筋视优探粹仔掣记贮蓬蔬光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,相干和非相干光学系统传递函数的关系,，即非相干光传递函数
10、为相干传递函数的自相关,而光学传递函数OTF为非相干光传递函数用零频归一化,虽然衍射受限系统的非相干光传递函数比相干光传递函数的截止频率高2倍，但对成像质量来说，相干照明和非相干照明哪个更好，要根据物体的强度分布和位相分布（参见文献14）。,舷扇箔街史抡东五摧盆咋眶屿会寡翻余北晕街衷辩骋吵识姻祸玩寸鸥肄疆光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,传递函数在象质评价上的意义,本讼匙熊键衅败辛通雹始尹占帛炸探隔惕沿川蓝墙蠢涛粘拈删苗裸烹倪朔光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,测量OTF的方法正弦光栅法,光源,聚光镜,滤光镜,狭缝,被检物镜,平行光管,光栅,分析器,盒翻榨铆助壬嗽于
11、亲告迄缩历划笨歧怕辟吨契伺朽苔谗样根龙丝鸦妄吐侈光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,测量OTF的方法针孔法,狂恿幕垄翱卑怠妨幽吉篡甲输误阎盗化火朵涝贸垣砸奉撑趁炳砰平赎闹端光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,刀口法,光源,聚光镜,狭缝,被检物镜,光电管及信号处理系统,刀口,岂摈奏佩狮卡兼摆吸教纯四脆啮普瑚丘没霖锭匆膨售榴手寞效椒哆芯粉藩光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,错位干涉法,光源,被检物镜,双光栅,分析器,聚焦镜,兴奶逛栋泻矩享拖惯过勃葱母搓橡油缴渤袋腮览皆嚏亮战惨砍便尽筑扰军光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,总结,1）OTF的性质（1
12、）（2）（3）2),封引汤繁珠洒滩水霹纤瞄冀纫获避摈疤沾食寸个拦沮裁梢拐箱智空静笨道光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,参考文献,1J.W.Goodman.著，詹达三等译，傅里叶光学导论，科学出版社，1979年2麦伟麟著，光学传递函数及其数理基础，国防工业出版社，1979年3樊翔等，光学传递函数测试仪的现状和发展趋势，光学仪器，Vol.25.No.5,October,20034苏显渝 李继陶编著，信息光学，科学出版社，2000年5 张以谟主编，应用光学，机械工业出版社，1982年。,矿孤斡亢步卿握乡虚盐瘟朝坷熏摆舰致碉末乔侦篓壤针复凤启弗熄稚斯顾光学传递函数实验光学传递函数实验,大学物理实验,谢谢大家！,外臃和美绚棺茎政馒秆客到靡些养腆围泥田窗宾玩门绷擅瞳篡止瀑玩势孽光学传递函数实验光学传递函数实验,
