像质评价理论及光学传递函数的计算.docVIP

武汉工业学院 毕 业 论 文 论文题目：像质评价理论及光学传递函数的计算 姓 名 盛钟尹 学 号 071203127 院 （系） 数理科学系 专 业 电子信息科学与技术 指导教师 谢柏林 2011年6月10日 目 录 摘 要 I Abstract II 前 言 1 第1章 衍射理论基础 2 1.1 标量衍射的角谱理论 2 1.1.1 惠更斯-菲涅耳-基尔霍夫标量衍射理论 2 1.1.2 平面波角谱的衍射理论 3 1.1.3 菲涅耳衍射公式 4 1.2 夫琅禾费衍射与傅里叶变换 5 第2章 光学成像系统与光学傅里叶变换 7 2.1 成像系统的普遍模型 7 2.2 透镜的相位变换作用 7 2.3 透镜的傅里叶变换性质 9 第3章 相干成像系统与相干传递函数 10 3.1 相干照明衍射成像系统的成像分析 10 3.1.1 透镜的点扩散函数 10 3.1.2 衍射受限系统的点扩散函数 12 3.1.3 相干照明下衍射受限系统的成像规律 13 3.2 衍射受限系统的相干传递函数 14 3.3 有像差系统的传递函数 15 3.4 传递函数在像质评价中的作用 16 第4章 非相干成像系统与非相干传递函数 17 4.1 非相干成像系统的光学传递函数 17 4.2 衍射受限的光学传递函数 19 4.3 有像差系统的光学传递函数 20 第5章 衍射受限系统传递函数的计算举例 22 5.1 相干传递函数的例子 22 5.1.1 圆形光瞳的CTF与成像滤波作用分析 22 5.1.2 方形光瞳的CTF与成像滤波作用分析 23 5.2 非相干传递函数的例子 23 5.2.1 圆形光瞳的OTF与成像滤波作用分析 23 5.2.2 方形光瞳的OTF与成像滤波作用分析 25 结 束 语 26 谢 辞 27 参 考 文 献 28 摘 要 光学传递函数是衡量光学系统成像质量的一个重要指标，与传统的像质评价方法相比，光学传递函数法能够全面反映光学系统的成像能力，有明显的优越性。 本文以衍射理论和透镜傅里叶变换性质为基础，通过对相干和非相干光学成像系统建立数学物理模型并分别分析其成像特点，讨论了像质评价函数—传递函数的定义和计算方法，及其在评价光学系统成像质量中的重要作用。得到只要把光学系统中物面图形分解为不同空间频率的余弦基元，然后根据系统的传递函数，就可求出相应频率的像面余弦基元，从而这一对共轭面的成像性质就完全确定了，进而可以对系统做全面的成像评价。由于传递函数超过一定的空间频率后就等于零了，即存在截止频率，因此可以把光学系统看做是一个低通滤波器，不同形状的出瞳对应不同的滤波特性。 关键词：像质评价；传递函数；相干成像；非相干成像 Abstract Optical transfer function is an important indicator of measuring the image quality of optical system.Compared with the traditional method, the optical transfer function method can fully reflect the ability of optical imaging systems,and has obvious advantages. This paper is based on diffraction theory and Fourier transform properties of the lenses. It discusses the definition and calculation of the image quality evaluation function --transfer function,as well as it,s important role in the evaluation of the image quality of optical systems through establishing the mathematical and physical model and analysing the imaging properties of the coherent and incoherent optical imagin