信息光学复习考点.doc

Rect函数物理意义：用来描述无限大不透明屏上矩形孔的透过率。

Sine函数：与矩形函数（单缝、矩孔的透过率）之间的这种紧密联系，致使他们在傅里叶光学中经常被用到。

阶跃函数：描述光学直边（或刀口）的透过率。

符号函数：描述孔径的复振幅透过率。

三角形函数：表示一个光瞳为矩形的非相干成像系统的光学传递函数。

高斯函数：在统计学领域内经常遇到。在光学领域小，描述激光器发出的高斯光束，有时也用于光学信息处理中的“切趾术”。

圆域函数：描述无限大不透明屏上圆孔的透过率。

§函数:在物理学和工程技术中常用来描述一个极限状态，描述脉冲状态这一类的物理现象。互相关是两个信号间存在多少相似性或关联性的量度。

自相关是两个相同函数图像重叠程度的量度。

位相调制作用：不改变振幅，只改变位相。

相干、非相干成像系统是广场复振幅变换的线性空间不变系统。

F(/v , f y ) = F{/(x, y)} = J L /(x, y)e~l27r(flX+f )y)dxdy

基尔霍夫积分定理:

X ））= 士"咕云仏 +九）.才｛“ 3，x ）｝

5诂你唱-嚎心已 cos(n, &)

一 cos(〃, ©)

菲涅尔衍射积分公式:

夫琅禾费衍射公式:

卷积物理意义:光学系统像平面上的光强分布是物的光强分布与单位强度点光源对应的

像强度分布的卷积。几何意义：1、置换变量：将f(X)与h (x) >p的自变量X换成积分

变量;

2、折叠：将h ()绕轴旋转180度，构成对称于纵轴的镜像h (-)；

3、位移：将曲线h (-) 移动距离x,得到h(X-)；

4、相乘：将位移后的函数h (x-)乘以f (),得到f ()h(x-)；

5、积分：f () h (x-)曲线下的面积即为给定于x值得卷积值。

线性系统：设函数于= 代表对系统的激励，函数

/=!

果在激励与响应之间成立关系匕(兀2，丿2)=必(坷」)}'

&(%2，)‘2)= £纟心2』2)代表系统相应的响应，勺是任意复常数，(p{ }表示系统算符。如 /=! Y 4 gi (兀2，旳)=0{工a i fi (X1，X )卜则称此系统为线性系统o

/=1 I Z=1 J

线性空间不变系统(LSI)：

设线性系统对输入信号f^y )和f2(x)分别产生输出信号g低」)=0”；(无』)}

和g2& *)=0也(兀* )}，若输入函数在空间发生了平移，切对任意复常数务和色，有

(p\ciJ x{x-x^.y-y^ + a2f2{x-x Q Xy-y^} = ci x g^-^y-y^^此系统为线性空间不变系统。

线性空间不变系统的特性：1、脉冲响应具有比较简单的形式2、叠加积分式具有特别形式，即g (兀，丁)=(匸/(&%(>2 -&丁2 -处切〃=/(兀2，丁2)*加>2，歹2)3、傅里叶变换形式特别简单。基尔霍夫积分定理意义：衍射光场中任意点P0的复振幅分布U (p0)可以用包围p0点的任意封闭曲而S上的各点的波动边界值U和du/dn求得。

两个衍射的联系：夫琅禾费衍射范围包含在菲涅尔衍射范围Z内，所以凡能用计算菲涅尔衍射的公式都能用来计算夫琅禾费衍射。但是夫琅禾费近似从形式上破坏了卷积关系，破坏了衍射过程“系统”的空间不变特性。

傅里叶成像：当用单色平面光波照明一个具有周期性透过率函数的透明物体(例如透射光栅) 时，将会在该物体后面某些特定距离上重现此周期结构物体的像。这种不用透镜而仅靠光的衍射就可以对周期性物体成像的方法.

薄透镜：是指透镜的最大厚度和透镜的表面曲率半径相比可以忽略的透镜•在傍轴条件下薄透镜的变换函数是纯相位的。通过透镜的相位变换作用，把一个发散球面波变成了会聚球面波。

用透镜来实现傅里叶变换的途径：1、采用平行光照明，在透镜的后焦面上观察到物的频谱。

2、点光源照明衍射屏时，在点光源的像平面上将得到衍射屏函数的傅里叶变换谱，且频谱的零频位置就在点光源的像点处。

相干成像与非相干成像系统的比较：截止频率、两个点物间的分辨、像强度的频谱、对锐边相应迥然不同。

第五章

全息照相：以干涉、衍射为基础的无透镜摄影，记录物体所发光波的振幅（频率）和位相（全部光信息）。优点：可以再现物体的立体形象。全息底片：没有物体的影像，而是记录了物体所发光波的全部信息的干涉条纹。

全息图的记录和重现：全息记录：在物波场引入一个参考光波，使其在物光波住纪录平面上发生

干涉，从而将物光波的位相分布频率换成记录在照相底片上的光强分布。振幅不同使条纹变黑程度不同，相位不同则使条纹的密度、形状各异。产生及精密的干涉条纹，被记录在全息干板上，形成一张全息图底片。全息图的重现：全息图底片经过显影、定影后，当用参考光照明时，光通过全息图后的衍射和衍射光Z间的干涉,形成与物体光波完全相同的光波，从而得到原物的清晰的像。

全息照相的基本特点：1、全息照相最突出的特点是由它所形成的三位形象。2、全息图具有弥漫性。3、全息照相可进行多重记录。4、全息图可同时得到虚像和实像。

全息图的类型：1、按照参考光波与物光波主光线是否同轴，同轴全息图、离轴全息图。2、按全息图的结构与观察方式分类，投射全息图、反射全息图。3、按全息图的复振幅透过率分类，振幅型全息图、位相型全息图。4、按全息底片与物的远近关系分类，菲涅尔全息图、像面全息图和傅里叶变换全息图。5、按所用重新光源，激光重新、白光重现。6、按记录介质乳胶的厚度分类，平面全息图、体枳全息图。

傅里叶变换全息图的记录和重现：记录：在物波场引入一个参考光波，使其在物光波在纪录平而上发生干涉，物光波的傅里叶频谱被记录在全息干板上，形成一张全息图底片。全息图的重现：全息图底片经过显影、定影后，当用参考光照明时，光通过全息图后的衍射和衍射光之间的干涉，形成与物体光波完全相同的光波，从而得到原物的清晰的像。

像全息图：将物体靠近介质，或利用成像透镜使物体成像在记录介质附近，或是一个全息图重现的像靠近记录介质，都可以得到像全息图。

彩虹全息图：是像全息图和狭缝技术相结合的产物。分为一步法彩虹全息二步法彩虹全息4f系统：由相干点光源S发出单色球面波经透镜Lc准直为平面波，垂直入射到平面P1上。

P2为频谱平面，P3为输出平面。Lk L2为一对傅里叶透镜，用来在P1血至P2面之间进行两次傅立叶变换。P1、【」、P2、L2、P3之间距离依次为f简称为4f系统。

阿贝成像理论：第一步：物光波通过透镜在其后焦平而上产生夫琅禾费衍射时，汇聚成衍射iki,形成频谱。

第二步:焦平面上的衍射iki作为相干的点光源发岀的次波在像平面上想干叠加形成物的像。空间滤波在光学系统的傅立叶频谱而放置适当的；滤波器，以改变光波的频谱结构，使其按照人们的要求得到预期的改善。

空间滤波系统：利用透镜的傅立叶变换特性，把透镜作为一个频谱分析仪，并在其频谱分析面上通过插入适当的滤波器，谱仪改变物的频谱，从而使物象得到改善。

图像相减的两种方法：正弦光栅法、全息照相法。

图像相减两种方法步骤：

t

想实现图像相减，% =三光栅G置于频谱面，原点在光栅1/4周期处

g（%3，必）二寸⑺-厶仗3，丫3）］ +其余四项

________ _________________ 位相相反图像相减丨

全息照相法：利用二次曝光法记录两幅全息图。通过引入p相位板，使得A与B反相，实现相减。