傅里叶光学原理与系统设计

第 1章　傅里叶光学的数理基础 001
1．1　常用非初等函数与特殊函数 002
1．1．1 常用非初等函数 002
1．1．2 函数和梳状函数 011
1．1．3 贝塞尔函数 021
1．2　傅里叶变换的基本概念及运算 025
1．2．1 傅里叶级数及频谱的概念 025
1．2．2 一维傅里叶变换的定义和运算举例 027
1．2．3 广义傅里叶变换 030
1．2．4 二维傅里叶变换 032
1．3　卷积和相关 035
1．3．1 卷积的定义和运算 035
1．3．2 卷积的基本性质 037
1．3．3 互相关函数 041
1．3．4 自相关函数 043
1．4　傅里叶变换的性质和有关定理 045
1．4．1 傅里叶变换的性质 045
1．4．2 傅里叶变换定理 049
1．5　光波的傅里叶分析 059
1．5．1 平面波基元函数分析方法 059
1．5．2 复杂波的分解 060
习题 064
第 2章　光的衍射及光学傅里叶变换 067
2．1　衍射问题概述 068
2．2　球面波衍射理论 070
2．2．1 惠更斯 菲涅耳原理 070
2．2．2 基尔霍夫衍射积分公式 073
2．2．3 菲涅耳衍射与夫琅和费衍射 076
2．2．4 一维孔径的衍射 079
2．2．5 在有限距离观察夫琅和费衍射的方法 081
2．2．6 计算衍射问题的傅里叶变换方法 085
2．3　平面波角谱理论 087
2．3．1 角谱的传播 088
2．3．2 角谱理论的菲涅耳近似 090
2．3．3 泰伯效应 091
2．4 透镜的傅里叶变换性质 092
2．4．1 薄透镜的位相变换因子 093
2．4．2 透镜的傅里叶变换性质 095
2．5 傅里叶变换运算的光学模拟 100
2．5．1 光学傅里叶变换系统 100
2．5．2 傅里叶变换运算的光学模拟 103
习题 105
第3章 光学成像系统的频谱分析 109
3．1 二维线性系统分析 111
3．1．1 系统 111
3．1．2 线性系统与叠加积分 112
3．1．3 线性空间不变系统与卷积 113
3．2 光学系统的频域描述：传递函数 114
3．2．1 线性不变系统的频域描述 115
3．2．2 线性空间不变系统的本征函数 116
3．2．3 传递函数 117
3．3 光学成像系统的相干传递函数 117
3．3．1 物理模型 118
3．3．2 衍射受限系统的相干传递函数 119
3．3．3 相干传递函数与光瞳函数的关系 122
3．3．4 像差的影响 124
3．4 光学传递函数 124
3．4．1 非相干成像系统的物像关系 124
3．4．2 光学传递函数的定义和物理意义 125
3．4．3 光学传递函数和光瞳函数的关系 127
3．4．4 像差对OTF的影响 131
3．5 相干与非相干成像系统的比较 134
3．5．1 像强度的频谱 134
3．5．2 两点分辨率 136
3．5．3 线扩散函数和边缘扩散函数 138
3．6 OTF的计算 139
3．6．1 计算光学传递函数的几何光学方法 140
3．6．2 计算光学传递函数的物理光学方法 142
3．7 OTF的测量 144
3．7．1 OTF测量概述 144
3．7．2 刀口扫描法 145
3．7．3 变频光栅扫描法 147
习题 151
第4章 全息术 155
4．1 全息术的基本原理 156
4．1．1 波前记录 157
4．1．2 波前重现 158
4．2 平面全息图理论 159
4．2．1 菲涅耳全息图 160
4．2．2 傅里叶变换全息图 168
4．2．3 像全息图和彩虹全息图 171
4．2．4 位相全息图 173
4．2．5 平面全息图的主要性能参数 175
4．3 体积全息图 179
4．3．1 体积全息图的记录和再现 180
4．3．2 耦合波理论 182
4．3．3 透射式体积全息图的衍射效率及布喇格选择性 188
4．3．4 反射式体积全息图的衍射效率及布喇格选择性 193
4．4 真彩色全息图 196
4．5 计算机全息图 197
4．5．1 迂回位相法计算机全息图 197
4．5．2 改进的离轴计算机全息图 199
4．5．3 计算机干涉全息图 200
4．5．4 二元光学元件 203
4．6 全息术的应用 205
4．6．1 全息显示技术 206
4．6．2 全息干涉测量 208
4．6．3 全息光学元件 211
4．6．4 数字全息显微术 215
4．6．5 光学扫描全息术 216
习题 221
第5章 现代光学信息处理 225
5．1 早期研究成果 227
5．1．1 阿贝成像理论 227
5．1．2 阿贝 波特实验 228
5．1．3 相衬显微镜 229
5．2 复空间滤波器的综合 231
5．2．1 万道朗特滤波器的综合 231
5．2．2 相干光卷积和相关运算 233
5．3 光学图像识别 234
5．3．1 基于匹配滤波的光学图像识别 234
5．3．2 实时图像识别系统 237
5．3．3 平移、缩放、旋转不变图像识别 239
5．3．4　联合傅里叶变换相关器 242
5．3．5 畸变不变联合傅里叶变换相关器 246
5．4　改善图像质量的相干光处理技术 248
5．4．1 逆滤波和图像消模糊 249
5．4．2 图像的微分滤波和边缘增强 251
5．5 非相干和部分相干光信息处理 253
5．5．1 非相干与相干光信息处理 253
5．5．2 非相干光处理系统 254
5．5．3 合成孔径技术 255
5．5．4 计算机层析摄影术 259
5．5．5 部分相干光处理系统 261
5．5．6 部分相干光处理的应用 265
习题 270
第6章 傅里叶光谱技术 275
6．1 傅里叶光谱技术基本理论 276
6．1．1 傅里叶光谱原理 277
6．1．2 傅里叶光谱系统的性能优势 282
6．1．3 光谱分辨率 285
6．1．4 仪器谱线函数 288
6．1．5 干涉图的采样间隔 291
6．1．6 光谱变迹术 294
6．1．7 位相误差校正 296
6．1．8 光谱FFT重建 299
6．2 成像型傅里叶光谱技术 304
6．2．1 时间调制干涉光谱成像 304
6．2．2 空间调制干涉光谱成像 305
6．2．3 高通量干涉光谱成像 309
6．2．4 偏振干涉光谱成像 311
6．2．5 分波前干涉光谱成像 316
6．2．6 CT投影干涉光谱成像 318
习题 323
第7章 光信息处理光学系统的设计 325
7．1　光信息处理光学系统及傅里叶变换镜头 326
7．2　光学系统像质评价方法 329
7．2．1　几何像差的定义及其计算 330
7．2．2　垂轴像差的概念及其计算 333
7．2．3　用波像差评价光学系统的成像质量 334
7．2．4　光学传递函数 335
7．2．5　点列图 335
7．2．6　包围圆能量 335
7．3　光信息处理光学系统设计 337
7．4　光信息处理光学系统设计实例 341
参考文献 348