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調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)通常用于描述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)和對(duì)象的高斯(幾何)圖像的卷積,該圖像是連續(xù)的正弦強(qiáng)度模式,實(shí)際上是由暗線和亮線組成的連續(xù)體逐漸從最大值(在亮線的中間)到最小值(在黑線的中間)。卷積積分總結(jié)了在高斯圖像的每個(gè)點(diǎn)上產(chǎn)生的PSF斑點(diǎn)所產(chǎn)生的能量,因此描述了圖案的相應(yīng)衍射圖像。由于像差,瞳孔阻塞和其他因素而導(dǎo)致的PSF變化會(huì)影響該衍射圖像的質(zhì)量,特別是其對(duì)比度水平和相位分布。通常,與PSF的卷積會(huì)變得平滑,即使正弦(或任何其他)圖案的強(qiáng)度分布變平,降低對(duì)比度并充當(dāng)?shù)屯V波器(即對(duì)分辨率施加限制)-較大的PSF與圖案頻率,更是如此。 E05RqnqBn0
a04I.5!
MTF是描述此過程的復(fù)雜功能的一部分,稱為光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)。盡管OTF僅限于系統(tǒng)PSF對(duì)這種單一形式的物體成像(正弦強(qiáng)度分布)的影響,但它通常被認(rèn)為是成像的性能指標(biāo)。 ;{@jj0h;
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OTF由兩個(gè)組件組成:(1)MTF和(2)相轉(zhuǎn)移函數(shù)(PTF)。前者是其模量或大小,表示圖案圖像對(duì)比無像差光圈的相對(duì)變化,而后者則是量化由像差引起的PSF強(qiáng)度分布變化而引起的該圖案的線性橫向偏移。該強(qiáng)度分布變化可以是徑向?qū)ΨQ的(例如,由于散焦或球差而從中央最大值排出能量),或者由于例如彗形像差而不對(duì)稱(圖100,中間)。 OTF,MTF和PTF之間的基本關(guān)系可以表示為: H2EKr#(
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OTF = | OTF | e iPTF = MTFe iPTF V%kZ-P*
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表示MTF是OTF的絕對(duì)值(e是自然對(duì)數(shù)底數(shù)2.718;請(qǐng)注意,OTF的常用形式MTF不存在相等性,后者完全省略了相位因子)。由于OTF包含虛數(shù)i,因此它是一個(gè)由實(shí)部和虛部組成的復(fù)函數(shù),后者是包含虛數(shù)的部分。虛數(shù)i =(-1)0.5便于表達(dá)角度偏移,在這種情況下,由于圖案的橫向偏移(由PSF畸變引起),在給定的高斯像點(diǎn)處,正弦MTF強(qiáng)度圖案相位的角度偏移。使用eiPTF = cos(PTF)+ isin(PTF),OTF函數(shù)的兩個(gè)部分可以表示為: ZH@BHg|}H
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OTF = MTF [cos(PTF)+ isin(PTF)] = MTFcos(PTF)+ MTFisin(PTF), :Fvd?[
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右邊的兩個(gè)因素分別是OTF的實(shí)部和虛部(請(qǐng)注意,PSF通常標(biāo)注為角度)。可以分別繪制任一圖,前者是余弦函數(shù),對(duì)于零空間頻率始于1,而后者則歸零。如果PSF在將其分成兩半的線周圍保留了任何形式的對(duì)稱性(即,其光瞳像差函數(shù)中的對(duì)稱性),則虛部將消失(因?yàn)樵谶@種情況下,對(duì)于對(duì)比度反轉(zhuǎn),該偏移只能為零或π)和OTF減少為OTF = MTFcos(PTF)。對(duì)于PSF的任何方向而言,散焦,球面像差和像散都是這種情況,而沿像差軸的情況下,僅對(duì)于單個(gè)方向而言是昏迷。對(duì)于所有其他方向,Coma OTF由實(shí)部和虛部組成。