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调制传递函数(MTF)通常用于描述点扩展函数(PSF)和对象的高斯(几何)图像的卷积,该图像是连续的正弦强度模式,实际上是由暗线和亮线组成的连续体逐渐从最大值(在亮线的中间)到最小值(在黑线的中间)。卷积积分总结了在高斯图像的每个点上产生的PSF斑点所产生的能量,因此描述了图案的相应衍射图像。由于像差,瞳孔阻塞和其他因素而导致的PSF变化会影响该衍射图像的质量,特别是其对比度水平和相位分布。通常,与PSF的卷积会变得平滑,即使正弦(或任何其他)图案的强度分布变平,降低对比度并充当低通滤波器(即对分辨率施加限制)-较大的PSF与图案频率,更是如此。 hOI|#(-
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MTF是描述此过程的复杂功能的一部分,称为光学传递函数(OTF)。尽管OTF仅限于系统PSF对这种单一形式的物体成像(正弦强度分布)的影响,但它通常被认为是成像的性能指标。
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OTF由两个组件组成:(1)MTF和(2)相转移函数(PTF)。前者是其模量或大小,表示图案图像对比无像差光圈的相对变化,而后者则是量化由像差引起的PSF强度分布变化而引起的该图案的线性横向偏移。该强度分布变化可以是径向对称的(例如,由于散焦或球差而从中央最大值排出能量),或者由于例如彗形像差而不对称(图100,中间)。 OTF,MTF和PTF之间的基本关系可以表示为: !n<vN@V*3d
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OTF = | OTF | e iPTF = MTFe iPTF 9{gY|2R_
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表示MTF是OTF的绝对值(e是自然对数底数2.718;请注意,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包含虚数i,因此它是一个由实部和虚部组成的复函数,后者是包含虚数的部分。虚数i =(-1)0.5便于表达角度偏移,在这种情况下,由于图案的横向偏移(由PSF畸变引起),在给定的高斯像点处,正弦MTF强度图案相位的角度偏移。使用eiPTF = cos(PTF)+ isin(PTF),OTF函数的两个部分可以表示为: d"
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OTF = MTF [cos(PTF)+ isin(PTF)] = MTFcos(PTF)+ MTFisin(PTF), [25[c><:w"
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右边的两个因素分别是OTF的实部和虚部(请注意,PSF通常标注为角度)。可以分别绘制任一图,前者是余弦函数,对于零空间频率始于1,而后者则归零。如果PSF在将其分成两半的线周围保留了任何形式的对称性(即,其光瞳像差函数中的对称性),则虚部将消失(因为在这种情况下,对于对比度反转,该偏移只能为零或π)和OTF减少为OTF = MTFcos(PTF)。对于PSF的任何方向而言,散焦,球面像差和像散都是这种情况,而沿像差轴的情况下,仅对于单个方向而言是昏迷。对于所有其他方向,Coma OTF由实部和虚部组成。