高等光学成像理论

光学显微术及相关技术由于激光技术的引进获得快速发展，促使了光学成像理论在空间域与频域的三维显微成像理论、超短脉冲成像理论、高数值孔径物镜像差理论等方面的进步。本书涉及描述棱镜光学成像系统的理论与原理，包括衍射理论、点扩散函数、传递函数分析、超短脉冲光束成像、高数值孔径物镜成像、有像差成像等，并对现代光学显微术中所需的新理论进行介绍。 2`]`nTz,  
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目录 *%(BE*C}  
中译本序 \nKpJ9!  
原书前言 hE9UWa.Q>  
第1章引言1 JtB]EvpL}  
1.1光学成像理论的*新进展1 )
M:pg%  
1.2本书内容概述2 qGYru1  
参考文献4 ^p2_p9  
第2章衍射理论5 T
``O!>J  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 mZgYR~  
2.1.1衍射的描述5 S+LS!b  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 jkrv2 `"  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 ;r1.Uz(  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 W,53|9b@  
2.2.1格林函数8 kuZs30^  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 =_@Q+N*]|(  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 6%^9`|3  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 h%0FKi^  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 #A@d;U%  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 RoY"Haa  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 ]rY3bG'&  
2.3.3徳拜近似14 g(b:^_Nep  
2.4傍轴近似14 w%NT 0J  
2.4.1菲涅耳近似15 p?#%G`dm  
2.4.2夫琅禾费近似16 P*kKeM
l  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 _l$1@  
2.5.1圆孔衍射17 -IP
3I  
2.5.2圆屏衍射19 /BaXWrd+  
2.5.3锯齿孔径衍射21 x392uS$#  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 \qA^3L~;5  
参考文献26 _]/&NSk  
第3章点扩散函数28 \U
\k$ (  
3.1透镜的透过率28 q]}1/JZS  
3.2透镜的衍射30 Qt VZ)777
 
3.2.1圆透镜32 KD*q|?Z  
3.2.2环形透镜36 UomO^P  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 gT=RJB  
3.3相干像的形成38 L>PPAI  
3.3.1透镜成像规律40 ~=#jr0IZ  
3.3.2散焦效应42 3v
:c".O2O  
3.3.3阿贝成像理论44 4pw:O^v  
3.4空间不变特性47 .15^c+j  
3.5非相干成像51 a+_F^   
参考文献52 [h=[@ji
B  
第4章传递函数分析53 -AX[vTB  
4.1传递函数介绍53 oKlOcws}  
4.2相干传递函数57 /`x)B(b  
4.3光学传递函数60 GO|EeM!iB  
4.3.1圆透镜61 XY*KWO  
4.3.2环形透镜64 OBBEsD/bc  
4.4三维传递函数的投影与截面65 ;xl_9Ht/  
4.4.1厚平面物体65 M)T
{6w  
4.4.2薄物体66 OQC.p,SO  
4.4.3线物体67 KJ]ejb$  
4.4.4点物体68 45DR%cz  
4.5聚焦和轴上传递函数69 UZqQ|3  
4.5.1聚焦传递函数69 l*0`{R  
4.5.2轴上传递函数71 J@4,@+X  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 HX
g4 T  
4.7空间滤波原理及应用74 ,VTX7
vaH  
4.7.1正弦光栅图像76 :87HXz6]jS  
4.7.2相衬图像77 !~5=tK  
4.7.3光学数据处理78 H5'Le{  
4.7.4其他的空间滤波器80 wwI'n*Q'$  
参考文献81 _;x7vRWmN  
第5章超短脉冲光束成像83 MY$-D+#/
`  
5.1超短脉冲光束的产生83 K7 N)VG  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 r:n-?P  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 HsQ\xQ"k!  
5.3.1圆孔87 LmA IvEr  
5.3.2圆屏91 Om/mpU/U  
5.3.3锯齿孔92 6d%|yl  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 .^} vDA  
5.5薄透镜的点扩散函数95 :+nECk 
 
5.5.1色差效应96 Jj
gy;*hM  
5.5.2降低色度的方法98 9"TPAywd  
5.5.3单点的时间相关图像100 J BN_Upat  
5.6薄透镜的传递函数102 lbg^ 2|o~~  
5.6.1相干传递函数102 ]*Tnu98G}  
5.6.2光学传递函数105 aRh1Q=^@(4  
参考文献108 Ub%sw&QG(9  
第6章高数值孔径物镜成像109 >aaHN1Ca  
6.1高数值孔径物镜的影响109 F~Z~OqCS  
6.2德拜理论111 G^ 2a<?Di  
6.2.1德拜近似111 WV8?zB1  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 O(Tdn;1  
6.2.3傍轴近似114 z12c9k%s  
6.3切趾函数115 UFED*al#  
6.3.1正弦条件116 fjh0Z i45  
6.3.2赫歇尔条件118 ]mW)T0_  
6.3.3均匀投影条件119 ?R;K`f9<  
6.3.4亥姆霍兹条件119 DwL4?
!E  
6.4传递函数120 :le"FFfk  
6.4.1相干传递函数120 dLtn,qCX0^  
6.4.2光学传递函数122 ]("5O V5  
6.5矢量德拜理论124 ;Npv 2yAab  
6.5.1矢量德拜积分124 \s[/{3  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 r,`59  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 j
P-=
x(  
6.6.1单电介质界面129 D}| 30s?u1  
6.6.2多介质界面132 {m&8Viq1  
参考文献134 Y.<&phv  
第7章有像差成像135  A`D^}F6  
7.1有像差的衍射积分135 i7m=V T  
7.1.1存在像差的德拜积分135 Dn#GoDMJ[  
7.1.2斯特列尔强度137 nOd
'$q  
7.2像差函数的展开138 6}RRrYL7I  
7.2.1位移定理138 w<uK-]t  
7.2.2泽尼克圆多项式138 ppBIl6  
7.3初级像差139 :cmQ w  
7.3.1初级像差的定义139 d/Z258  
7.3.2初级像差的表示140 2[*r9%W  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 \3ZQ:E}5  
7.4初级像差的容限条件146 LD~s@}yH>  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 l/JE}Eg(  
7.4.2马雷查尔判据146 fnUR]5\tc  
7.5折射率不匹配引起的像差147 rX*ATN  
7.5.1介质界面引起的球差147 \:*<En0  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 G|p3NhLgO=  
7.6物镜管长变化导致的球差151 3gn)q>Xj$  
参考文献152 y,*>+xk,  
附录A傅里叶变换153
Eoj 2l&\  
A.1一维傅里叶变换153 L-LN+6r(#  
A.2二维傅里叶变换154 B~0L'8WzW  
A.3三维傅里叶变换154 iE|qU_2Y  
A.4傅里叶变换定理156 UI*^$7z1 +  
附录B汉克尔变换158 WB=pRC@  
附录CDelta函数160 sp0j2<$a  
索引162 Z(8'ki  
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