单透镜成像衍射追迹法研究

发布时间：2021-12-11 11:11

　　衍射受限系统是在系统成像过程中忽略成像系统的几何像差,仅考虑系统孔径光阑的衍射效应对成像质量影响的系统.首先用衍射追迹法对单透镜成像系统进行了模拟研究,结果表明无论系统成正立或倒立像,当孔径尺寸较小时,高频成分被截止,像中的精细部分无法分辨,像的整体清晰度不高.而随着孔径尺寸增大,像质也越清晰.对单透镜衍射受限成像系统进行了实验研究,结果表明在仅改变透镜孔径的情况下成像清晰度随孔径尺寸增大而越清晰,这与模拟结果一致. 

【文章来源】：西安文理学院学报(自然科学版). 2020,23(01)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

单透镜衍射追迹的坐标示意图

如下图2所示是所选用的模拟中物和衍射计算实验装置. 模拟选用的物为USAF1951型分辨率板,物面的尺寸选定为5 mm×5 mm,采样点的选取为512×512,模拟时用波长为632.8 nm的均匀相干平面波He-Ne激光垂直照射,经过1 000 mm的距离传播后通过一个焦距是450 mm的无像差的薄凸透镜,在距离凸透镜600 mm远处的观察屏上成像,透镜的孔径尺寸D可以在10 mm到100 mm之间调整.1)物距固定在大于1倍焦距情况下,改变透镜孔径尺寸得到的模拟结果

模拟中保持透镜的焦距为450 mm,物距为1000 mm以及像距为600mm均不改变. 根据透镜成像公式可知,凸透镜在空气中应该成倒立的实像. 模拟中仅改变透镜的孔径尺寸,依次分别取为10 mm,20 mm,30 mm,40 mm,500 mm,60 mm,得到的模拟像依次如图3所示:由图3看出,当选择焦距固定的透镜,在物距和像距均保持恒定的情况下,系统成像清晰度完全取决于透镜的孔径,随着透镜孔径尺寸的增大像质得到了明显的提高,这也是专业相机的通光孔径都比较大的原因(当然还与专业相机的复杂的消像差系统也有紧密关系).

【参考文献】：
期刊论文
[1]椭圆反射式波带片光线追迹算法[J]. 杨祖华,魏来,张强强,陈勇,范全平,巫殷忠,曹磊峰.  光学学报. 2017(09)
[2]基于衍射追迹的集成成像重构算法[J]. 范广飞,陈林森,魏国军,顾新宇.  光学学报. 2016(05)
[3]激光束受限衍射对扫描系统分辨本领的影响[J]. 高瑞,郭福源,李连煌,彭玉家,唐晓珊.  光子学报. 2009(01)
[4]受限衍射对激光束扫描系统分辨率的影响[J]. 郑华,郭福源,王立强,石岩,汪洁,陆祖康.  光电子.激光. 2008(02)

硕士论文
[1]对物光波前衍射追迹成像的研究[D]. 胡琪.天津理工大学 2018
[2]像差受限系统的光学分数傅里叶变换[D]. 高婧婧.山西师范大学 2010



本文编号：3534574