工程光学-第14.7节 阿贝成像理论与波特实验.ppt

第十四章傅里叶光学 §14.1 平面波的复振幅分布和空间频率 §14.2 复杂复振幅分布及其分解 §14.3 光波衍射的傅里叶分析方法 §14.4 透镜的傅里叶变换性质和成像性质 §14.5 相干成像系统分析及相干传递函数 §14.6 非相干成像系统分析及光学传递函数 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 阿贝成像理论 阿贝于1873年在论述显微镜成像理论时首次提出 频谱和二次衍射成像的理论 基本内容： 显微镜成像包含了 二次衍射，第一次衍射 是物体的复振幅被分解 而得到其空间频谱，第 二次衍射是频谱中所有 的频谱分量在像面上叠 加而综合成像的复振幅 分布。 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 阿贝成像理论 理论推导： 思路： 1. 物面 ? 频谱面：透镜的傅里叶变换 2. 频谱面 ? 像面：菲涅尔衍射 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 阿贝成像理论 理论推导： ? 结果： 像面的复振幅分布是物频谱的傅立叶变换 即：得到横向放大M倍的倒立像 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 波特实验 1906年，验证阿贝的二次衍射成像原理 实验装置： §14.7 阿贝成像理论与波特实验 波特实验 1906年，验证阿贝的二次衍射成像原理 实验装置： §14.7 阿贝成像理论与波特实验 波特实验 1906年，验证阿贝的二次衍射成像原理 实验装置： §14.7 阿贝成像理论与波特实验 波特实验 1906年，验证阿贝的二次衍射成像原理 实验装置： §14.7 阿贝成像理论与波特实验 波特实验 1906年，验证阿贝的二次衍射成像原理 实验装置： §14.7 阿贝成像理论与波特实验 波特实验 小结： 1. 像的结构直接依赖于频谱结构，改变频谱可改变像 2. 谱面上的横向分布是物的纵向结构信息 谱面上的纵向分布是物的横向结构信息 3. 零频分量是一个直流分量，它只代表像的本底 4. 挡住零频分量，可使像发生衬度反转 5. 仅允许低频分量通过时，像的边缘锐度降低 仅允许高频分量通过时，像的边缘效应增强 6. 应用：空间滤波 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 空间滤波 滤波器的种类： 1. 振幅型：只改变频谱的振幅分布，不改变相位分布 低通滤波器：滤除高频成分，只允许低频成分通过 高通滤波器：滤除低频成分，以增强像的边缘或实现衬度反转 带通滤波器：用于选择某些频谱分量通过，阻挡另一些分量 方向滤波器：实际上也是一种带通滤波器，只是带有方向性 2. 相位型：只改变频谱的相位分布，不改变振幅分布 主要功能是用于观察相位物体 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 空间滤波 应用举例： 1. 低通滤波器主要用于消除图像中的高频噪声 §14.7 阿贝成像理论与波特实验 空间滤波 应用举例： 2. 方向滤波器用于： 1）印刷电路中掩 模疵点的检查 2）组合照片上接 缝的去除 3）地震记录中强 信号的提取 深圳大学光电工程学院 上节回顾 傅里叶光学（中） ： 掌握 透镜的傅里叶变换（频谱面、准确变换条件） 相干／非相干成像系统的线性（区别） 点扩散函数、传递函数的概念和意义 相干传递函数／光学传递函数（区别） 理解 衍射受限成像系统的概念 了解 衍射受限成像系统的CTF和OTF 本章内容 （Principle of Abbe’s Imaging ） （Principle of Abbe’s Imaging ） （Principle of Abbe’s Imaging ） 焦平面 物平面 像平面 频谱面 焦平面 频谱面 物平面 像平面 焦平面 频谱面 物平面 像平面 焦平面 频谱面 物平面 像平面 焦平面 频谱面 物平面 像平面 * *