成像系统中的相干伪影
简介
光源的时间相干性被定义为如下时间间隔：人们可合理预言光波在空间某一给定点的相位同时告诉我们光源单色程度的那段时间间隔。实际上，相干效应可通过日光照射薄层（例如肥皂泡或油层）并在其上形成干涉条纹观察到，还可以通过相干源（例如激光）产生。
每个光源都有各自的时间相干度，可将时间相干度定义为光源在空间中保持一定相干度的范围，称为相干长度。相干长度(L)可通过以下公式进行计算：
其中，λ为中心波长，Δλ为光谱带宽。
当光束的光程差与相干长度可比拟时，可在衍射图案的形成过程中观察到相干效应。以激光光源的干涉法为例，其可以有数百米的相干长度，或者在超薄层中传播时发出短相干波（例如日光）。
成像系统中的准单色光源
在使用准单色光（例如发光二极管(LED)）进行照明的成像光学系统中，相干长度为几微米（请参见图1）。例如，对于光谱带宽为40 nm FWHM的绿色LED，相干长度约为+/-4 um。
从现在开始，让我们重点关注一下平行光源以扩散角α对物体进行照明的光学系统。为简单起见，如果我们认为物点恰好位于轴上，则该物点的像点也会位于像平面的轴上。最短路径（光轴上的光线）与光学系统中具有较大扩散角(α)的光线长度D之间的最大光程差可通过以下公式进行计算：
OPD = D/cos (α) - D
图2表示在光学系统中产生的20 cm的OPD（与光源扩散角有关）。比较图1与图2可以看出，高度平行光源的OPD可与LED的相干长度比拟。
例如，通过观察图3可以发现，衍射图案的形成会随着光源扩散角的变化而变化。图3表示以扩散角为0.5毫弧度（左）和16毫弧度（右）且光谱带宽为40 nm的绿色LED对测试目标进行照明所形成的衍射图案。
在像平面中可通过以下方式观察到相干效应：在如图4截面中所示的图像边缘上形成超调量。随着光源扩散角的增大，形成图像的光束的OPD也会增大，从而达到减少相干伪影的目的。可通过增大光源扩散角（例如插入扩散器）或增加光源带宽来减少相干伪影。图5对分别使用扩散器和宽带照明器减少超调量的效果进行了比较。
