Para imágenes incoherentes, la forma de la curva MTF limitada por difracción se vería aproximadamente como un triángulo, con un contraste normalizado que comienza en 1 para frecuencia espacial cero y disminuye a 0 en la frecuencia de corte (2*NA/lambda). La forma triangular característica está formada por la autocorrelación de la función de la pupila, que a menudo se supone que es una apertura circular uniformemente iluminada.
Para imágenes coherentes, he visto escrito que el contraste es 1 para todas las frecuencias espaciales por debajo de la mitad de la frecuencia de corte (NA/lambda) y 0 para todas las frecuencias espaciales por encima. En este caso, no hay autocorrelación, simplemente la función de apertura. En lugar de MTF, se escribe como ATF para la función de transferencia de amplitud porque será necesario agregar las amplitudes complejas en el plano de la imagen, no las intensidades.
Pero estoy teniendo un pequeño problema para entender eso. Todas las ilustraciones que he visto parecen asumir que la máscara de la pupila está ubicada en el plano de Fourier de la lente, y aunque no se dice, tengo la sensación de que se supone que la lente tiene un tamaño infinito.
En un sistema físico real, ¿la apertura de la lente no viñetaría una parte de la luz? ¿Y cuanto menor sea la frecuencia espacial, mayor será el ángulo y más luz se perderá, reduciendo así el contraste de una manera bastante lineal, como la clásica curva MTF en forma de triángulo a la que todos estamos acostumbrados?
Definiciones:
El MTF de un sistema óptico asume/requiere que la luz sea espacialmente incoherente. Obviamente, no existe una fuente que sea completamente espacialmente incoherente o coherente, pero la mayoría de los microscopios usan una especie de bombilla. Una bombilla o cualquier fuente extendida que genere luz como un radiador de cuerpo negro, emisión debida al calentamiento, será muy incoherente espacialmente (ver Estadísticas de manchasreferencia a continuación). En este caso es apropiado cuantificar la MTF de un sistema óptico y se sumarán las intensidades. Sin embargo, si la fuente es espacialmente coherente, por ejemplo en el caso de un láser, el MTF de un sistema óptico no se aplica ya que, como dijiste, las amplitudes complejas se suman, no las intensidades y, en este caso, es más apropiado cuantificar el ATF del sistema. De hecho, la MTF limitada por difracción se puede calcular usando el ATF, pero no tiene sentido si la luz es coherente. Capítulo 6.1.3-6.5 en el siguiente enlace, Óptica de Fourierpor Goodman, describe lo que se llama una Intensidad Mutua que es una medida de la coherencia de la luz. Cuando la intensidad mutua se aproxima como espacialmente incoherente, puede definir matemáticamente el MTF de un sistema y encontrar que las intensidades se suman linealmente. Sin embargo, en el caso espacialmente coherente más general, la MTF no se puede determinar y sería más apropiado calcular la ATF.
Dicho esto, todavía tengo que encontrar muchos documentos en los que el sistema ATF se mida y se utilice como métrica para el rendimiento óptico. A menudo, en la literatura, un MTF se define y mide incluso para sistemas de imágenes coherentes. ¿Cómo puede ser esto si el MTF no se aplica? Bueno, la mayoría del software de óptica geométrica utilizado para diseñar sistemas ópticos utiliza MTF como una métrica para el rendimiento de un sistema de lentes, por lo que al diseñar ópticas, el comportamiento incoherente se optimiza en la simulación para reducir las aberraciones y los problemas de campo. Las aberraciones siempre degradan la calidad de la imagen, independientemente de la luz que se utilice (consulte Goodman 6.4), por lo que este es un medio adecuado para diseñar y optimizar un sistema óptico; sin embargo, cuando llega el momento de medir estas propiedades en el sistema real, debe haber una forma de comparar y documentar el rendimiento real del sistema con la simulación esperada; sin embargo, la simulación solo tiene un MTF, por lo que los investigadores solo documentan MTF incluso cuando la luz es coherente. En cuanto a cómo hacen estas comparaciones, lea la literatura sobre diseños de sistemas ópticos coherentes y preste mucha atención al conocimiento que tienen los autores de estos términos.
En lo que respecta al viñeteado, todo lo que describo requiere un sistema de difracción limitada, lo que significa que la superficie de tope o la pupila del sistema es la apertura limitante, es decir, todas las demás superficies están sobredimensionadas para que no haya problemas de campo. y sin viñetas. Óptica de Fourierpor Goodman también asume un rendimiento limitado de difracción para la comparación de estos conceptos, la diferencia entre MTF y ATF no tiene nada que ver con problemas de campo como viñetas o aberraciones. Por ejemplo, supongamos que un sistema de imágenes limitadas por difracción de campo amplio óptico tiene una superficie de parada adecuada en el plano de Fourier como usted describió. Si la iluminación es incoherente, las frecuencias espaciales disminuirán linealmente de acuerdo con la MTF. Si, en cambio, usa una fuente de luz coherente con exactamente el mismo sistema óptico, verá franjas y podrá calcular el ATF del sistema como lo describió. Las frecuencias espaciales tendrán un contraste de 1 por debajo de un valor de corte y 0 fuera de este valor de corte.