阿贝成像原理, 阿贝成像原理:
阿贝成像是指入射光通过物面的夫琅和费衍射,在透镜的焦面(光谱面)上形成一系列衍射光斑,每个衍射光斑发出的球面二次波相干叠加在像面上形成图像。
阿贝成像原理将成像过程分为两步:
从阿贝的观点来看,很多成像光学仪器都是低通滤波器,物面包含了从低频到高频的信息。镜头的光圈限制了高频信息的通过,只允许一定的低频通过。因此,没有高频信息的光束被重新组合,图像的细节变得模糊。孔径越大,
丢失的信息越少,图像越清晰。
阿贝成像原理的意义在于:
它用一种新的频谱语言描述信息,启发人们通过变换频谱来变换信息。
换句话说,像平面上的光场分布和图像的分辨率由物镜收集多少衍射光决定。最简单的情况是考虑一个振幅透射率周期性变化的物体——光栅。
讨论了相干平面波照明下光栅的成像问题。相干平面波经光栅衍射后,每个衍射级的子平面波都有自己的传播方向,在物镜的后焦面上产生光栅的夫琅和费衍射图样,即物镜起变换透镜的作用,后焦面为光谱面。
根据惠更斯-菲涅耳原理,焦平面上的这些衍射图样可以看作是许多相干次级波源,每个次级波源的强度与该点的振幅成正比。因此,像面i上的成像过程可以看作是这些二次波源发出的光波相互干涉的结果。
即所谓的成像的二次衍射过程。为了获得逼真的图像,所有的衍射光都必须参与成像过程。事实上,由于物镜的孔径有限,高衍射级的光波(相当于物体的高空间频率成分)无法被收集到物镜中。
因此,在物镜后焦面上的空间谱中也缺失了高频成分,这些缺失的高频成分会使图像的细节失真。以光栅为例,零级衍射沿光轴传播,其他衍射级在零级两侧沿各自方向传播。如果物镜仅收集零级衍射波,
然后像面被均匀照射,原来光栅物体的周期性结构消失;如果收集零级和两个正负一级衍射光波,图像具有与物体相同的周期结构,但强度分布变平;如果只采集正负二级衍射光波,图像细节会有很大失真。
这是一个完全虚假的双周期结构。
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