光学传递函数原理

发布网友发布时间：2024-09-07 09:15

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热心网友时间：2024-09-11 19:07

光学传递函数原理涉及的是一个非相干照明光学成像系统中的像的强度分布，它是以空间频率为变量，描述像的调制度和相移的函数。在几何光学理论中，像的强度满足叠加原理，但对于点光源的像强度分布，仅靠几何光学概念是不够的，需要考虑衍射效应来全面理解物与像之间的关系。

通过光的衍射理论，可以研究点光源到透镜、再到像平面的整个传播过程。最终，像平面上的强度分布呈现出透镜孔径函数的夫琅和费衍射图样，即光学系统的强度脉冲响应或点扩展函数。点扩展函数的特性有助于我们分析光学系统的成像性质，因为物体是由无数点源组成的，其像的强度是物强度与点扩展函数卷积的结果。理想光学系统的点扩展函数，如图1a所示，是成像质量评价的重要依据。

类似电学系统的处理方式，引入傅里叶分析方法，通过研究不同空间频率的物函数在光学系统中的输出，如余弦光栅的像强度分布，可以定义调制传递函数(MTF)和位相传递函数(PTF)。MTF反映了系统对不同频率成分的传递情况，而PTF则反映了相位变化。在一般情况下，点扩展函数与光学系统的传递函数存在紧密关系，即点扩展函数的傅里叶变换即为传递函数，两者都与透镜孔径函数有关。

早期的成像质量评价方法，如观察点光源像的强度分布（星点法），虽然直观但主观性强。现在，传递函数被广泛用于客观评价像质，它揭示了系统对不同频率信息的传输能力，尤其是调制传递函数，MTF在成像质量评估中起着关键作用。在许多情况下，由于相位传递函数对像质影响较小，研究时通常仅关注MTF，它反映了物象频谱对比度的比率。

扩展资料

调制传递函数和相位传递函数的总称。通常，评价光学系统成像质量的方法有：瑞利判断、中心点亮度判断、分辨率、点列图和光学传递函数。前面几种都是基于把物体看做是发光点的集合，并以一点成像时的能量几种程度来表征光学系统的成像质量的。光学传递函数是反应物体不同频率成分的传递能力的。一般来说，高频部分反映物体的细节传递情况，中频部分反映物体的层次传递情况，低频部分反映物体的轮廓传递情况。现在人们广泛用传递函数作为像质评价的判据，使质量评价进入客观计量。