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文檔簡介

CH6-4

阿貝成像原理

Abbeimagingprinciple

阿貝(Abbe)于1873年對相干光照明的物體提出了兩步衍射成像原理。

6.4阿貝成像原理阿貝成象原理ABCC’OF

I’LS+1S0S-1B’A’12通過衍射屏（例如正弦光柵）的光發(fā)生夫瑯禾費衍射，在透鏡后焦面上得到傅里葉頻譜(S+1,S0,S-1)1頻譜圖上各發(fā)光點（虛物）發(fā)出的球面波在像平面上相干疊加而形成像A

，B

，C

。2信息分解信息合成正弦光柵像的形成x′O(a)E(x′)x′O(c)E(x′)x′(b)E(x′)零級衍射光在像面I

上產生均勻光場分布

和兩個相干點源發(fā)出的子波在I

面上干涉形成的光場分布

三個點源干涉的結果，形成正弦形變化的光場分布即正弦光柵的像

(1)如果透鏡孔徑不夠大，衍射角（d為光柵周期）的光波從透鏡邊緣以外漏掉。則在F

面上只有零級衍射斑，在I

面上是一片均勻亮度的光場，不能形成光柵的像。阿貝成象原理ABCC’OF

I’LS+1S0S-1B’A’12θ(2)如果物為一矩形光柵，在F

面上將形成0，士1，士2級…一系列衍射斑，透鏡孔徑愈大，能參與成像的衍射斑愈多，I

面上生成的像與物愈相似物體相干成像過程計算像面上某點光場的復振幅

既要考慮物面上每點對頻譜面上各點的貢獻

又要考慮頻譜面上各點對像面上該點的貢獻。傅里葉光學觀點

第一步夫瑯禾費衍射起分頻作用

將各種空間頻率的平面波分開

在L后焦面上形成頻譜

第二步干涉起綜合作用頻譜語言描述1.透鏡后焦面上光場分布為物光波的傅里葉變換：焦面上坐標處的振幅和相位由物函數中所含的空間頻率傅里葉分量的振幅和相位決定阿貝成像原理ABCC’OFI’LS+1S0S-1B’A’d2.像面I

上光場的復振幅分布光波從焦面F

到像面I

的傳播菲涅耳衍射積分像面I

上光場復振幅分布為物鏡焦面上光場分布函數的傅里葉變換如：顯微系統(tǒng),d>>物鏡的孔徑r,滿足遠場夫瑯禾費衍射條件由牛頓放大率公式像面的光強分布物面上的光強分布當透鏡孔徑為無限大時－物面的所有頻譜都參與綜合成像－物面與像面對應點光強之比為常數－兩者的光強分布完全相同－物與像幾何相似實際透鏡的口徑有限－物函數所含有的頻率超過一定限度的信息－因衍射角過大而丟失，失去高頻成分的信息再綜合到一起時像的細節(jié)被“平滑”而變模糊－棱角不分明提高系統(tǒng)的成像質量:應擴大透鏡的口徑－減少高頻信息的損失

阿貝原理的意義：使人們對物體的成像過程有了更深刻的認識，啟迪人們用改變頻譜的手段來改造圖像一百多年前阿貝提出的原理，已為今天的光學信息處理在概念上奠

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