非相干成像过程的相干分解

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物理光学知识点总结

物理光学知识点总结
叠加(相干干) 基本方方法:相干干叠加与非非相干干叠加 相干干叠加:干干涉、衍射 非非相干干叠加:非非相干干光源、光的偏振
电磁波模型
• 1.空间周期性、时间周期性 • 2.定态光波 • 3.相位、振幅、相速度、电矢矢量量(光矢矢量量)、波矢矢、波
面面、波前、波前函数(波函数)、光程差与相位差、 复振幅、光通量量、光强 • 4.波前函数的表达式:余弦式、复振幅式 • 不不同表达式对于相位超前或滞后的描述不不同 • 5.平面面波、球面面波 • 6.傍轴条件、远场条件 • 7.光的偏振态:5种
• 1.根据波列列传播的路路径求出光程,可得到波前(即接收屏 幕)上的波前函数的相位
• 2.根据光程差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件,这一一方方法 适用用于光源位置确定的情况
• 3.根据相位差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件,这一一方方法 适用用于平面面波的情况
• 4.对于有反射的情形,要考虑是否存在半波损失 • 5.针对具体的干干涉装置,有不不同的相位差或光程差表达式
叠加原理理的基本物理理结果
• 1.两列列定态相干干光波的叠加
∫ •
I=1 τ
τ 0
A2dt
=
A12
2.相干干叠加的干干涉项
+
A22 + 2 A1A2 cos Δϕ
2A1 A2 cos Δϕ
• 3.非非相干干叠加
• 正交电矢矢量量的叠加
• 两列列不不同频率单色色光的叠加:光学拍
• 非非单色色光的叠加:波包,群速度
近轴条件下成像的基本关系
• 1.符号约定 • 2.物距、像距、焦距、焦平面面、光焦度 • 3.单个ns折ʹʹ +射ns =球nʹ面r−面n的= Φ物象关sfʹʹ 系+ sf(= 1高高斯公式) • 4.薄透镜的sf物ʹʹ + 象sf =关1 系(xx高ʹ 高=斯ffyʹ公ʹ 式ns、ʹ 牛牛顿公式yʹ) sʹ • 5.横向放大大率 折射面面、透镜 y = − nʹs 反射镜 y = − s • 6.共轭光线:同一一条物方方像方方光线

非相干散射

非相干散射

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12
国外:
• 德国U Ehrke , 评估旋压成形的晶片的沾污情况
• 意大利L Bonnizzoni ,以粉末悬浮液的全反射X射线荧光谱分析 为基础、鉴定古代陶瓷 • 匈牙利 A Auita ,应用同步辐射-全反射X射线荧光谱技术、分析 与航空港有关的气溶胶中的痕量元素 • 巴西S Moreira , 研究树木物种作为环境污染的生物指示剂 • 德国M Mages ,斑马鱼(一种有似斑马条纹的胎生观赏鱼)的鱼蛋 受 V、Zn与Cd污
2019/6/3
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10
地质和矿产 • 阿西金矿床流体成矿的元素地球化学界面及X荧光测 量识别 • 地质物料中30多个主次痕量元素快速测定
2019/6/3
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11
考古和首饰
• 古青铜钱币中铅铜锡的测定 • 珍贵邮票的快速鉴定 • 银首饰Ag的分析
2019/6/3
能有效地用于测定膜的厚度(10层)和组成(几十种 元素)。
⑨ 能在250μ m或3mm范围内进行定位分析,面扫描 成像分析;具有在低倍率定性、定量分析(带标样)物 质成分。
2019/6/3
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6
2)缺点:
① 由于X射线荧光光谱分析是一种相对的比 较分析,定量分析需要标样对比,而且标样的组 分与被测样的组分要差不多。
I=A i Z V2
(6—5)
式中A为比例常数,i为电子束的电流强度,Z为靶元素 (阳极材料)的原子序数,V为电子的加速电压,I与 它们成正比。
b. 短波限仅与加速电压有关,与电流和靶材无关。 要得到高能量的X射线光子只有通过增加加速电压来实 现。

18-成像系统5-相干照明与非相干照明的比较

18-成像系统5-相干照明与非相干照明的比较

衍射受限系统的非相干传递函数
调制传递函数( 调制传递函数(MTF) )
一般为复函数, (fx, fy)一般为复函数 可写为 一般为复函数 (fx, fy) = m(fx, fy)exp[jφ(fx, fy)] (
的模) 其中 m(fx, fy)(即OTF的模 称为调制传递函数 ( 即 的模 称为调制传递函数MTF (Modulation Transfer Function) ) 相应地, 称为相位传递函数。 相应地 φ(fx, fy)称为相位传递函数。 称为相位传递函数
[
]
衍射受限系统的非相干传递函数
调制传递函数( 调制传递函数(MTF) )
~ 2 m ∴ I i ( xi ) = ∫ h ( x ) dx + e j 2πf 0 xi H c ★ H c + C.C. 2 −∞
+∞
+∞
[
]
HC★HC一般是复函数
H C★ C = H C H C • e jφ H ★
光栅
+∞
(无限窄的单缝∥y0轴的阵列,周期 = 0.01mm)求像的强度分布 无限窄的单缝∥ 轴的阵列,周期d )求像的强度分布. 思路: 首先求出物(几何像 强度的频谱,并确定系统的 几何像)强度的频谱 并确定系统的OTF与 思路 首先求出物 几何像 强度的频谱 并确定系统的 与 的值→ 截止频率→在通频带内对于每个物频谱分量求出OTF的值→ 的值 截止频率→在通频带内对于每个物频谱分量求出 求出像频谱→ 求出像频谱→综合出像强度 单位强度的平面波垂直照明.几何光学理想像分布 解: (1) M=1, 单位强度的平面波垂直照明 几何光学理想像分布 等于物体的强度透过率. 等于物体的强度透过率 Ig(x0)=∑δ(x0-nd) (2) 输入的归一化频谱 输入的归一化频谱:

光学合成孔径成像技术简介

光学合成孔径成像技术简介

光学合成孔径成像技术简介 机械电子工程 201028013919088 李 鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]:1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。

对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率,则只能增大系统口径。

而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。

高分辨率成像需要长焦距、大口径光学系统,但其成本高、材料制备困难、制造技术难度大,这些因素制约着大口径光学系统的发展。

于上世纪70年代提出的多孔径成像技术为提高分辨率提供了新的方法。

如何用小口径系统来达到单个大望远镜的分辨本领,就是多孔径成像的目的。

与传统的光学系统相比,多孔径成像技术具有如下特征和优点[2]:①降低了光学元件的加工制造难度;②光学元件体积小,重量轻,系统可以设计成为折叠式,有利于减小发射体积和重量,节约发射费用;③系统设计和组装灵活多变,特别适用于各种空间光学系统。

为了提高成像系统的分辨率,光学多孔径成像技术从无到有,逐步发展壮大,可以肯定地说,随着技术的发展,多孔径成像技术将被应用到更多的成像领域。

二. 光学合成孔径成像原理1.光学成像原理分类[3]光学成像原理可分为三大类,一类是几何光学、像差理论成像原理,通常的光学系统设计按此理论基础进行的;一类是衍射成像原理,它以波动光学的衍射理论为基础,结合通信理论中线性系统的方法,把成像系统视为空不变的线性系统,成像系统的特性用相干传递函数(相干照明)或光学传递函数(非相干照明)来描述,衍射成像原理在像质定量评价和成像系统分辨率的研究以及实现高分辨率成像等方面起了重要的作用;另一类成像理论是干涉成像原理,它认为成像过程本质上是干涉过程,像面上任何一点的光扰动必然是出瞳上各点光扰动贡献的叠加,干涉成像原理以光场的部分相干性为基点。

这是实践中普遍存在的光场,部分相干性的成像特性有着不可忽视的影响。

非相干光处理ppt课件

非相干光处理ppt课件
31
衍射受限系统的OTF等于光瞳函数(即出射光瞳函数,简 称光瞳函数)的归一化自相关函数,即
H( ,)
P(di , di)
P(di , di)
P(u, v) 2 dudv
10.3.3
32
H( ,)
P(di , di)
P(di , di)
P(u, v) 2 dudv
10.3.3
由(10.3.3)式可知,根据系统所需的OTF设计光瞳函数,
但是多年的实践表明,相干处理系统的突出问题 是相干噪声严重,导致对系统元件提出较高要求,而 非相干处理系统由于其装置简单,又没有相干噪声, 因而再度受到广泛的重视.
2
10.1 相干与非相干光学处理
1O.1.1 相干与非相干光学处理的比较
我们把一张透明图像片作为一个线性系统的输 入,当用相干光照明它时,图片上每一点的复振幅
I t1( x, y)t2 ( x, y)dxdy
(10.2.1)
t1( x, y)
t2(x, y)
上图是实现这一运算的系统.透镜L2将tl以相等大小成像在t2上,而 透镜L3将透过t2的一个缩小像投射到探测器上.若使其中一张透 明片匀速运动,并把测量的光电流响应作为时间的函数,就可以实
现tl和t2的一维卷积.例如,让透明片t2按反射的几何位置放入,使 得(10.2.1)式变成
均在其输出面上产生相应的复振幅输出.整个输
出图像是这些复振幅的线性叠加,即
U(x, y) Ui(x, y)
i
3
U(x, y) Ui(x, y)
i
也就是合成复振幅满足复振幅叠加原则.然而人
眼、感光胶片或其它接收器可感知的是光强,即合
成振幅绝对值的平方

5.6__相干成像和非相干成像的比较 PPT课件

5.6__相干成像和非相干成像的比较 PPT课件
两种情形下最后可以比较的物理量都是强度。无疑,对 分别在相干和非相干光照明下成像的比较,必须通过统一 的可观察量——像的强度来进行。
相干光照明下,
像的强度为
Ii U g h~ 2
像强度的频谱为 Gi , Gg , H , Gg , H ,
瞳是半径为a 的圆形孔径,并且 di a 2di
b
b
。d i
为出瞳到像面的距离, 为照明光波波长,请问对
该物体成像,采用相干光和非相干光照明,哪一种方
式更好?
t1x
x
分析:首先,该系统的出瞳是圆孔.
相干光照明时, 截止频率为
c

a
di
a
因为题目给出了条件:di a 2di
(相干光照明) (非相干光照明)
备注
截止 频率
像强 度的 频谱 两点 分辨
c

l
2d i
oc

2c

l
di
能否就此判断“非相 干成像比相干成像的 效果好”呢?
Ii xi , yi Ui xi , yi 2
U g xi , yi h~xi , yi 2 Ii xi , yi Ig xi , yi hI xi , yi
b
b
所以得到
1 2
c

1 b

c
(1)
接着,将物函数分解为余弦函数的线性组合,即将其展 开成傅立叶级数,得
tix
cos 2
x b

4


1 2

1 cos 4
13
x b
1 cos 6

傅里叶光学金典试题及答案和重要知识点总结

傅里叶光学金典试题及答案和重要知识点总结

因位置不同而引起的位相色散
x , y
z z
菲涅耳衍射可视为函数
U
0
(
x0
,
y0 ) exp[
j
k 2z
( x0 2
y
0
2
)]
的傅里叶变换在处的值
(3)频域(角谱)表达式: A(u,v) A0 (u,v)exp( jkz)exp[ jz(u2 v2 )]
A(u, v) A0 , • H , H(u,v) exp( jkz)exp[ jz(u2 v2 )] A(u, v) 衍射场角谱 A0 , 孔径后角谱
3、脉冲响应是孔径的傅里叶变换或夫朗和费衍射图样,中心在(-Mx0, -My0)点。 8. 衍射受限系统, 阿贝成像理论;
所谓衍射受限 是指仅仅考虑系统的衍射限制, 不考虑系统的几何像差。
在衍射受限系统中,光的衍射仅受到系统孔径光阑尺寸的限制,因此在考察衍射受限系统时,实际上主要考察
孔径光阑的衍射作用。如果入(出)射光瞳无限大,则光的衍射不受系统的限制,点物应该成理想的点像。然而,
δ 函数的性质:①偶函数性质: (- x) (x) ②坐标缩放性质: (ax) 1 (x)
a
③筛选性质: f (x) (x x0 )dx f (x0 )
④乘积性质: f x• x x0 f x0 • x x0
⑤卷积性质: f x x f x
f x x x0 f x x0
成像过程包含了两次衍射过程:由物面到后焦面,物体衍射光波分解为各种频率的角谱分量,即不同方向传播
的平面波分量,在后焦面上得到物体的频谱。这是一次傅里叶变换过程。由后焦面到像面,各角谱分量又合成为
像,这是一次傅里叶变换逆过程。
9. 相干成像系统的点扩展函数, 相干传递函数; 相干照明系统中,脉冲响应是点物产生的衍射斑的振幅分布。

光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1

光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1
围绕新型光电一体化成像系统性能评测的一系列问题, 本章将首先介绍成像质量问题评测的基本理论,包括检测 与评价方法概述,其后将分别介绍基于空域的星点检测、 分辨率测试和畸变测量等,及基于频率域的光学传递函数。
武汉大学 电子信息学院
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§6.1 成像性能评测的基本理论
一、像质评价研究方法
成像光学系统可以看作是一个信息传递或信息转换系统:
PSF(u, v) h(u, v) / h(u, v)dudv
其傅里叶变换即为光学系统的传递函数:
OTF(r,s) PSF(u, v)exp[i2 (ru sv)]dudv
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§6.1 成像性能评测的基本理论
定义了光学系统的传递函数后,可以把成像过程在频率域中表 达为:
把物方信息按一定的要求传递或转换至像方。在传递或转换过 程中,伴随着信息的变化及附加的背景或其它衍生信息,因此 输出像与输入物之间仅存在相似性,不存在完全的一致性。
输入物信息
光学成像系统
输出像信息
利用等效于电学与通信系统的方法,一个光学或光电系统 可以被描述成是一个时间/空间滤波器。对于静态的成像光学系 统,通常可以用一个等效的空间滤波器来描述。对于成像系统, 最关心的是其物与像的辐照度分布一致性,以及光度或辐射度 性能和色度性能等三个基本问题。
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§6.1 成像性能评测的基本理论
4、复合系统的成像关系
对于由光学系统和光电传感器共同构成的复杂光电成像系统, 可以把整个成像系统视为若干子系统,成像特性既要考虑初始目 标的形状、漫反射特征、景深及光谱成份,也要考虑传输特性、 成像特性、光电传感器的光谱响应特征、噪声、各单元器件的响 应一致性、动态范围等,对完全相干耦合成像,可按光线追击和 光波传播衍射理论,做瞳函数的振幅连乘和波差代数叠加:
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A c q u i s i t i o n a n d M a n i p u l a t i o n ,M i n i s t y r o f E d u c a t i o n , A n h u i U n i v e r s i t y , H e f e i 2 3 0 6 0 1 , C h i n a )
A c o h e r e n t a na l y s i s f o r t h e i nc o he r e n t i ma g i ng pr o c e d ur e
ZHANG Mi n g — h u i
( S c h o o l o f P h y s i c s a n d Ma t e r i a l S c i e n c e , K e y L a b o r a t o r y o f O p t o — e l e c t r o n i c I n f o r m a t i o n
Vo 1 . 3 7 No . 6
第3 7卷 第 6期
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 0 — 2 1 6 2 . 2 0 1 3 . 0 6 . 0 0 7
非相 干 成 像过 程 的相 干 分 解
张 明辉
( 安徽大学 物理与材料科学学 院, 光电信息 获取 与控制教育部重点实验室 , 安徽 合肥 2 3 0 6 0 1 )
lu f c t u a t i o ns .
Ke y wor d s:i ma g i n g;i n c o h e r e n c e;c o h e r e n c e;i n s t a n t a n e o u s i n t e n s i t y;de t e c t o r i n t e g r a l ;t i me i n t e g r a l
2 0 1 3年 1 1月
安徽大学学报 ( 自然科学版)
J o u r n a l o f A n h u i U n i v e r s i t y( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n )
No v e mb e r 2 0 1 3
i n c o h e r e n t i ma g i n g .I t mi g h t b e h e l p f u l t o u n d e r s t a n d t h e n o n e e me d w i t h l i g h t i f e l d
Ab s t r a c t :I t i s a c c e p t e d t h a t a s t a b l e i n c o h e r e nt i ma g i n g i s t h e a v e r a g e d i n t e g r a l r e s u l t s o v e r o f a d y n a mi c a l p r o c e s s c o mp o s e d b y c o he r e n t i ma g e s,d u e t o t h e r e a s o n t h a t t he d e t e c t o r ' s r e s p o n s e t i me i s u s ua l l y e x t r e me l y l o ng e r t ha n t h e c o h e r e n t t i me o f a g e n e r a l i l l u mi na t i n g s o u r c e .An d,h e n c e,s u c h a s c e n e i s p r a c t i c a l l y i mp o s s i b l e t o o b s e r v e . By a n u me ic r a l e x p e ime r n t ,t h e a u t h o r we r e ma n a g i n g t o p r e s e n t a p h y s i c a l pi c t u r e o f t h e p r o c e d u r e whi c h wa s s e l f - s u s t a i n e d wi t h t h e c o mmo n s e ns e o f
涉 及 光 场 起 伏 的 一 些新 物理 现 象 的研 究 , 具有启发意义。 关键词 : 成像 ; 非相干 ; 相干 ; 瞬 间强 度 ; 仪器响应 ; 时 问 积 分 中 图分 类 号 : 0 4 3 6 . 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 — 2 1 6 2 ( 2 0 1 3 ) 0 6 一 o 0 3 6 — 0 6

要: 成像器件在记录像的过程 中总是对光场趋 于瞬间的强度进行积分. 受 当前仪器 响应速度的限制 , 人 们
观察到的只是积分后的结果 , 而对参与积分各个阶段的情形并无 见识 . 通过数值模拟 , 提供一个与常识 自洽的 物理 图像 : 非相干光照 明时 , 成像结果 为瞬间相干照 明成像的强度在仪器响应时间内的平 均值 . 该文工作对于
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