阿貝成像原理
阿貝成像原理:
阿貝成像是指入射光經物平面發生夫琅和費衍射,在透鏡焦面(頻譜面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑發出的球面次波在像面上相干疊加,形成像。
阿貝成像原理將成像過程分為兩步:
由阿貝的觀點來看,許多成像光學儀器就是一個低通濾波器,物平面包含從低頻到高頻的資訊,透鏡口徑限制了高頻資訊通過,只許一定的低頻通過,因此,丟失了高頻資訊的光束再合成,影象的細節變模糊。孔徑越大,丟失的資訊越少,影象越清晰。
阿貝成像原理的意義在於:
它以一種新的頻譜語言來描述資訊,它啟發人們用改造頻譜的方法來改造資訊。
換句話說,像平面上光場分佈和像的解析度由物鏡收集多少衍射光來決定。最簡單情況是考慮一個振幅透過率週期變化的物體──光柵。
討論光柵在相干平面波照明下的成像問題。相干平面波被光柵衍射後,各衍射級次平面波有各自傳播方向,在物鏡後焦面上產生光柵的夫琅和費衍射圖樣,即物鏡起了變換透鏡作用,後焦面就是頻譜面。根據惠更斯-菲涅耳原理,在焦面上的這些衍射圖樣可以看成許多相干次波源,每個次波源的強度正比於該點的振幅。因此在像平面 ∑i上成像過程可以看成從這些次波源發出的光波互相干涉的結果,即所謂成像的兩次衍射過程。要得到一個逼真的像,所有衍射光都必須參與成像過程,事實上由於物鏡的孔徑有限,高衍射級次光波(相當於物的高空間頻率分量)不能被收集進物鏡,因而在物鏡後焦面上的空間頻譜中也缺少了高頻分量,這些損失了的高頻分量會使像的細節失真。以光柵為例,零級衍射沿光軸傳播,其他衍射級次在零級兩側以各自方向傳播,假若物鏡只收集零級衍射波,則像平面是均勻照明,原光柵物體的週期結構消失;假若收集了零級和兩個正負一級衍射光波,這時像有與物相同的週期結構,但強度分佈被拉平;假若只收集正負二級衍射光波,這時像的細節有很大失真,出現完全虛假的二倍週期結構的像。
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