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第五章 光学成像系统的频谱分析 Spetrum Analysis of Optical Imaging Systems 1）像有无畸变 —— 与 像差 有关 2）像的清晰度 —— 与 分辨率 有关 20世纪50年代 霍普金斯 发展了杜弗的理论完整提出了 “光学传递函数”的概念和处理方法 1954年林特贝格 提出用扫描方法测量光学传递函数的几种 可能性，为光学传递函数的测量打下基础 从此光学传递函数概念得到普遍重视，进入迅速发展期 20世纪70年代以后，由于大容量、高速度电子计算机和 高精度光电检测技术的 发展 使得 光学传递函数 的计算和测量日趋完善 逐渐向实际应用推广 在频域中讨论成像系统的规律 正透镜的脉冲响应 h 是点物在像平面的光场分布 由物面到像面，光的传播分三个阶段 1873年，阿贝提出衍射受入瞳的限制 1896年，瑞利提出衍射效应来自于出瞳 1、单透镜系统的脉冲响应 * * 序言 第5.1节 成像系统的一般分析 第5.2节 相干照明下衍射受限系统的物像关系与 相干传递函数 第5.3节 非相干照明下衍射受限系统的成像特性与 光学传递函数 第5.4节 有像差系统的传递函数 （非重点，自学） 第5.5节 相干成像和非相干成像的比较 序 言 第五章 光学成像系统的频谱分析 光学成像系统是一种最基本的光学信息处理系统， 它用于传递二维的光学图像信息 如何评价光学成像系统传递信息的能力？ 如何评价光学系统的成像质量？ 本章介绍从频域 来分析研究系统的传递特性 学习用传递函数 来表征光学成像系统的性能 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 光学成像系统像质评价的应用价值 举例 航天器上的摄像系统 超高分辨率照相机 高速摄影系统 眼睛的视力矫正 都涉及 光学成像系统的像质评价 第五章 光学成像系统的频谱分析 嫦娥1号 神舟七号 哈勃望远镜 第五章 光学成像系统的频谱分析 天宫一号与神舟八号 天宫二号 天宫三号 嫦娥一号发回的第一张 月球表面照片 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 关心的主要问题 发展简史 1）传统的光学系统像质评价方法 星点法: 指检测点光源经光学系统所产生的像斑是否规则， 缺点：很难作定量计算和测量 分辨率法：能够定量评价光学系统分辨景物细节的能力， 缺点：无法对可分辨范围内的像质的好坏给予 全面评价 2）“光学传递函数”的兴起 1938年 弗里塞 提出用正弦透过率的分辨率板来检测 光学系统的成像特性 1946年 杜 弗 提出用傅里叶方法分析光学系统 开拓了新的成像理论 1948年 赛 德 第一次利用通信理论方法分析并改进了电视 摄像管的透镜组 —— 进入光学传递函数的萌芽时期 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 结论 传递函数方法不仅是一种 成像系统的像质评价方法， 而且成为 成像理论的重要基础， 并对光学滤波 或光学信息处理 的发展 起到推动作用 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 本章内容 简单系统 复杂的实际情况 单透镜 一般的成像系统 单色光 非单色光 无像差系统 有像差系统 像是脉冲响应与物的几何像的卷积 1、不考虑孔径的衍射作用时： 第五章 光学成像系统的频谱分析 序言 复习单透镜成像特性 脉冲响应是孔径的傅里叶变换 或 夫朗和费衍射图样 空域 点物成理想点像，像是物的准确相似形 2、考虑孔径的衍射作用时： 3、脉冲响应的确定： 1、 暗箱模型 U0