我们知道,凡在点源的像面上接收的衍射场都是夫琅和费衍射,其强度分布是该系统的点扩展函数,而具有圆形光瞳的非相干成像系统,其点扩展函数是艾里斑图样,中央是一个亮斑,并围绕以亮暗相间的圆环。艾里斑的中央亮斑占有绝大部分能量(见表2.5.1),次级亮环的峰值仅是中央亮斑峰值的0.017 5,一般情况下可以忽略它的影响。根据瑞利判据,系统的分辨率完全由中央亮斑的半径决定。但是这个分辨率判据仅适合于分辨两个等强度光点的情况,当两个光点强度差别很大,像面上亮物点产生的艾里图样的次级亮环相当于暗物点产生的艾里斑的峰值时,它不再是可以忽略的。这时次级亮环的存在将干扰人们判断较弱光点的存在。例如,当观测天狼星附近很微弱的伴星,在其光谱测量中观察弱的附属谱线时,艾里斑周围的暗线就可能干扰伴星的观察。切趾术(Apodisation)就是为去掉中央亮斑周围的次级亮环而采取的一种非相干频域的综合技术。
由于光瞳边界透过率呈阶跃变化,导致高级次衍射环的产生。为消除次级亮环,应使光瞳的透过率函数呈缓慢变化。高斯函数就可以作为这样的函数。由于它是一个由中心到边缘单调下降的函数,且高斯函数的傅里叶变换仍是高斯函数,因此,如果在光瞳处安放一个高斯型透过率分布的掩模板,其点扩展函数就能消除次级环的影响。图8.3.2所示为进行切趾术的一种光路系统,其中孔径光阑P紧贴物镜L放置,被观察的远方物体在其后焦面上产生的像是孔径函数的夫琅和费衍射图样,高斯型掩模板Q置于P和L之间,在其上镀以非均匀的吸收膜层,使它的振幅透过率从中心到边缘逐渐减小,呈高斯分布曲线变化,这样孔径上光场的分布就从原来的均匀分布变成了高斯分布。图8.3.3给出了切趾前后的光瞳函数、点扩展函数和调制传递函数曲线的比较。从图8.3.3(b)中看到,中央亮斑的宽度在切趾后虽然略有变宽,但它的边缘次极大已被消除。从OTF的观点看,这是增大低频调制传递函数数值、削弱高频传递能力的结果。切趾术相当于在一个成像系统的出曈中引进一块衰减掩膜来软化孔径的边缘。要注意的是:经切趾术后的系统若用来观察等强度的两个物点,由于点扩展函数中央亮斑增宽,根据瑞利判据规定的分辨率实际上降低。
图8.3.2 做切趾术的系统(www.xing528.com)
图8.3.3 切趾术
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