在光學(xué)成像系統(tǒng)中使用相干光源照明的叫做相干光學(xué)成像系統(tǒng)，相干光源滿(mǎn)足單一波長(zhǎng)，單一偏振方向，光場(chǎng)中光程差恒定。
在相干光學(xué)成像系統(tǒng)中，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)是對(duì)系統(tǒng)輸入點(diǎn)光源的響應(yīng)，表示的是在空間域中衍射受限系統(tǒng)的成像能力。
在頻域中描述相干成像系統(tǒng)的成像能力的函數(shù)稱(chēng)為相干傳遞函數(shù)(CTF)，一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)是由空間域點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（脈沖函數(shù)）傅里葉變換而來(lái)的相干光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和相干傳遞函數(shù)都代表著光學(xué)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的分辨能力。
在上圖的相干光學(xué)成像系統(tǒng)中，空間相干光源用于照明物體（稱(chēng)后稱(chēng)之為相干照明）。在相干照明條件下，光場(chǎng)復(fù)振幅分布在相干成像系統(tǒng)中是線(xiàn)性的，用數(shù)學(xué)表示為：
在上面的這個(gè)等式中
代表著光場(chǎng)的輸入復(fù)振幅信息，
代表的是光場(chǎng)的輸出復(fù)振幅信息，
代表的是相干成像系統(tǒng)中空間域的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，
代表著光場(chǎng)的二維卷積。
將上述空間域關(guān)系轉(zhuǎn)到傅里葉域，得到以下關(guān)系：
在上面的這個(gè)等式中，
代表在傅里葉域輸入復(fù)振幅信息，
代表的在傅里葉域的輸出復(fù)振幅信息，
分別是空間域和傅里葉域的坐標(biāo)，代表的是相干成像系統(tǒng)中點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
的傅里葉變換得到的相干傳遞函數(shù) CTF，在衍射受限相干成像系統(tǒng)中空間頻率響應(yīng)恰和孔徑形狀一致，此時(shí)光學(xué)成像系統(tǒng)是一個(gè)空間頻率低通濾波器，所以系統(tǒng)孔徑函數(shù)和相干傳遞函數(shù)可以看作是一樣的。
下圖給出了相干光學(xué)成像系統(tǒng)物像關(guān)系示意圖。
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從圖中可以看到，相干成像系統(tǒng)內(nèi)的孔徑在頻域內(nèi)對(duì)物體頻譜進(jìn)行了低通濾波，導(dǎo)致孔徑以外的頻譜信息沒(méi)有利用起來(lái)，在成像過(guò)程中使高頻信息丟失（高頻信息保留著物體的細(xì)節(jié)部分），因此限制了在像面獲得的圖像分辨率。若想提高分辨率，就需要增大孔徑范圍，在孔徑面獲取更高頻、范圍更大的物體頻譜信息。
而相干光學(xué)成像系統(tǒng)的孔徑?jīng)Q定了頻譜采集范圍，為了增大所采集的頻譜區(qū)域，可以利用傅里葉疊層成像技術(shù)，使孔徑發(fā)生移動(dòng)或者使物體頻譜發(fā)生移動(dòng)，讓兩者之間產(chǎn)生相對(duì)位移，此時(shí)像面得到的信息是頻譜上不同位置的子頻譜傅里葉變換得到的，盡管小孔徑系統(tǒng)的采集頻譜范圍有限，但是頻譜和孔徑之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)后，成像系統(tǒng)可以獲得其他位置的子頻譜信息，然后在像面將這些子頻譜信息全部捕獲后利用算法恢復(fù)出完整的物體頻譜信息。其等價(jià)于利用小孔徑成像系統(tǒng)合成大孔徑成像系統(tǒng)的頻譜采集能力，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像重構(gòu)。
傅里葉疊層成像過(guò)程主要可以分為兩個(gè)步驟，在頻譜不同位置上采集子頻譜信息得到強(qiáng)度圖像和利用采集的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算的方法進(jìn)行子頻譜拼接，重構(gòu)高分辨率圖像。
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