傅里葉光學原理與系統(tǒng)設計

第 1章　傅里葉光學的數(shù)理基礎 001
1．1　常用非初等函數(shù)與特殊函數(shù) 002
1．1．1 常用非初等函數(shù) 002
1．1．2 函數(shù)和梳狀函數(shù) 011
1．1．3 貝塞爾函數(shù) 021
1．2　傅里葉變換的基本概念及運算 025
1．2．1 傅里葉級數(shù)及頻譜的概念 025
1．2．2 一維傅里葉變換的定義和運算舉例 027
1．2．3 廣義傅里葉變換 030
1．2．4 二維傅里葉變換 032
1．3　卷積和相關 035
1．3．1 卷積的定義和運算 035
1．3．2 卷積的基本性質 037
1．3．3 互相關函數(shù) 041
1．3．4 自相關函數(shù) 043
1．4　傅里葉變換的性質和有關定理 045
1．4．1 傅里葉變換的性質 045
1．4．2 傅里葉變換定理 049
1．5　光波的傅里葉分析 059
1．5．1 平面波基元函數(shù)分析方法 059
1．5．2 復雜波的分解 060
習題 064
第 2章　光的衍射及光學傅里葉變換 067
2．1　衍射問題概述 068
2．2　球面波衍射理論 070
2．2．1 惠更斯 菲涅耳原理 070
2．2．2 基爾霍夫衍射積分公式 073
2．2．3 菲涅耳衍射與夫瑯和費衍射 076
2．2．4 一維孔徑的衍射 079
2．2．5 在有限距離觀察夫瑯和費衍射的方法 081
2．2．6 計算衍射問題的傅里葉變換方法 085
2．3　平面波角譜理論 087
2．3．1 角譜的傳播 088
2．3．2 角譜理論的菲涅耳近似 090
2．3．3 泰伯效應 091
2．4 透鏡的傅里葉變換性質 092
2．4．1 薄透鏡的位相變換因子 093
2．4．2 透鏡的傅里葉變換性質 095
2．5 傅里葉變換運算的光學模擬 100
2．5．1 光學傅里葉變換系統(tǒng) 100
2．5．2 傅里葉變換運算的光學模擬 103
習題 105
第3章 光學成像系統(tǒng)的頻譜分析 109
3．1 二維線性系統(tǒng)分析 111
3．1．1 系統(tǒng) 111
3．1．2 線性系統(tǒng)與疊加積分 112
3．1．3 線性空間不變系統(tǒng)與卷積 113
3．2 光學系統(tǒng)的頻域描述：傳遞函數(shù) 114
3．2．1 線性不變系統(tǒng)的頻域描述 115
3．2．2 線性空間不變系統(tǒng)的本征函數(shù) 116
3．2．3 傳遞函數(shù) 117
3．3 光學成像系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù) 117
3．3．1 物理模型 118
3．3．2 衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù) 119
3．3．3 相干傳遞函數(shù)與光瞳函數(shù)的關系 122
3．3．4 像差的影響 124
3．4 光學傳遞函數(shù) 124
3．4．1 非相干成像系統(tǒng)的物像關系 124
3．4．2 光學傳遞函數(shù)的定義和物理意義 125
3．4．3 光學傳遞函數(shù)和光瞳函數(shù)的關系 127
3．4．4 像差對OTF的影響 131
3．5 相干與非相干成像系統(tǒng)的比較 134
3．5．1 像強度的頻譜 134
3．5．2 兩點分辨率 136
3．5．3 線擴散函數(shù)和邊緣擴散函數(shù) 138
3．6 OTF的計算 139
3．6．1 計算光學傳遞函數(shù)的幾何光學方法 140
3．6．2 計算光學傳遞函數(shù)的物理光學方法 142
3．7 OTF的測量 144
3．7．1 OTF測量概述 144
3．7．2 刀口掃描法 145
3．7．3 變頻光柵掃描法 147
習題 151
第4章 全息術 155
4．1 全息術的基本原理 156
4．1．1 波前記錄 157
4．1．2 波前重現(xiàn) 158
4．2 平面全息圖理論 159
4．2．1 菲涅耳全息圖 160
4．2．2 傅里葉變換全息圖 168
4．2．3 像全息圖和彩虹全息圖 171
4．2．4 位相全息圖 173
4．2．5 平面全息圖的主要性能參數(shù) 175
4．3 體積全息圖 179
4．3．1 體積全息圖的記錄和再現(xiàn) 180
4．3．2 耦合波理論 182
4．3．3 透射式體積全息圖的衍射效率及布喇格選擇性 188
4．3．4 反射式體積全息圖的衍射效率及布喇格選擇性 193
4．4 真彩色全息圖 196
4．5 計算機全息圖 197
4．5．1 迂回位相法計算機全息圖 197
4．5．2 改進的離軸計算機全息圖 199
4．5．3 計算機干涉全息圖 200
4．5．4 二元光學元件 203
4．6 全息術的應用 205
4．6．1 全息顯示技術 206
4．6．2 全息干涉測量 208
4．6．3 全息光學元件 211
4．6．4 數(shù)字全息顯微術 215
4．6．5 光學掃描全息術 216
習題 221
第5章 現(xiàn)代光學信息處理 225
5．1 早期研究成果 227
5．1．1 阿貝成像理論 227
5．1．2 阿貝 波特實驗 228
5．1．3 相襯顯微鏡 229
5．2 復空間濾波器的綜合 231
5．2．1 萬道朗特濾波器的綜合 231
5．2．2 相干光卷積和相關運算 233
5．3 光學圖像識別 234
5．3．1 基于匹配濾波的光學圖像識別 234
5．3．2 實時圖像識別系統(tǒng) 237
5．3．3 平移、縮放、旋轉不變圖像識別 239
5．3．4　聯(lián)合傅里葉變換相關器 242
5．3．5 畸變不變聯(lián)合傅里葉變換相關器 246
5．4　改善圖像質量的相干光處理技術 248
5．4．1 逆濾波和圖像消模糊 249
5．4．2 圖像的微分濾波和邊緣增強 251
5．5 非相干和部分相干光信息處理 253
5．5．1 非相干與相干光信息處理 253
5．5．2 非相干光處理系統(tǒng) 254
5．5．3 合成孔徑技術 255
5．5．4 計算機層析攝影術 259
5．5．5 部分相干光處理系統(tǒng) 261
5．5．6 部分相干光處理的應用 265
習題 270
第6章 傅里葉光譜技術 275
6．1 傅里葉光譜技術基本理論 276
6．1．1 傅里葉光譜原理 277
6．1．2 傅里葉光譜系統(tǒng)的性能優(yōu)勢 282
6．1．3 光譜分辨率 285
6．1．4 儀器譜線函數(shù) 288
6．1．5 干涉圖的采樣間隔 291
6．1．6 光譜變跡術 294
6．1．7 位相誤差校正 296
6．1．8 光譜FFT重建 299
6．2 成像型傅里葉光譜技術 304
6．2．1 時間調(diào)制干涉光譜成像 304
6．2．2 空間調(diào)制干涉光譜成像 305
6．2．3 高通量干涉光譜成像 309
6．2．4 偏振干涉光譜成像 311
6．2．5 分波前干涉光譜成像 316
6．2．6 CT投影干涉光譜成像 318
習題 323
第7章 光信息處理光學系統(tǒng)的設計 325
7．1　光信息處理光學系統(tǒng)及傅里葉變換鏡頭 326
7．2　光學系統(tǒng)像質評價方法 329
7．2．1　幾何像差的定義及其計算 330
7．2．2　垂軸像差的概念及其計算 333
7．2．3　用波像差評價光學系統(tǒng)的成像質量 334
7．2．4　光學傳遞函數(shù) 335
7．2．5　點列圖 335
7．2．6　包圍圓能量 335
7．3　光信息處理光學系統(tǒng)設計 337
7．4　光信息處理光學系統(tǒng)設計實例 341
參考文獻 348