応用光学-回折-限定システム

光学システムが発散する球面波を収束する球面波に変換する場合、そのシステムは回折限界システムと呼ばれます。 この場合、光学系には収差がない。 物理光学の観点からは、アパーチャストップの直径は有限であるため、アパーチャ内の球面波の一部のみが光学システムを通過し、情報が失われます。 その結果、収束波の中心は点ではなく、エアリーディスクになります。

上の図から、エアリーディスクの中心は明るい円形のスポットであり、一連の弱い交互の明るいリングと暗い同心円状のリングに囲まれていることがわかります。 エアリーディスクの広がりの尺度として最初の暗いリングを使用して、以下を得ることができます。

上式において、NAは開口数であり、Fはf数である。 正確に設計され、綿密に製造され、その性能が回折限界システムの性能に近づく、視野と開口部が小さい光学システム。は、回折限界に近いシステムと呼ばれる。

例えば、20X平面の無彩色顕微鏡対物レンズの光学系である。 次のように、

点広がり関数 (PSF) は次のとおりです。

ぼかしスポットのサイズはエアリーディスクのサイズに非常に近く、この顕微鏡対物レンズの性能が回折限界に近いことを示しています。 これは、目的が最小限の収差で細部を解決できることを意味し、そのイメージング品質は、レンズの設計または製造の欠陥ではなく、主に回折によって制限されます。

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