普通透镜和傅里叶透镜的区别.
傅里叶光学第4章-透镜的位相调制和傅里叶变换性质课件
其中，
tl
x,
y
exp
j
k 2f
x2 y2
P
x,
y
exp
j
k 2f
x2 y2
表示透镜对入射波前的位相调制；
P x, y 表示透镜对于入射波前大小范围的限制。
2、透镜的傅里叶变换性质
✓ 回顾一下：利用透镜实现夫琅和费衍射，可以在透镜的焦平面上得到 入射场的空间频谱，即实现傅里叶变换的运算。
下面具体分析一下厚度函数(x,y)和透镜主要结构参数(构成透镜的两个球 面的曲率半径R1和R2)之间的关系。
x, y 1 x, y 2 x, y
将透镜一剖为二
x2 y2
1 R12
1
x2 y2 2R12
1
x,
y
01
R1
R12
x2 y2
01
R1
1
1
x2 y2
U f
xf , yf
Af jd
2
exp
j
k 2d
xf 2 yf 2
•T
xf d
,
yf d
对应的强度分布为
I f
xf , yf
Af d 2
2
T
xf d
,
yf d
2
2、透镜的傅里叶变换性质
总结一下：
✓ 在单色平面波照明下，无论物体位于透镜前方、后方还是紧靠透镜， 在透镜的后焦面上都可以得到物体的功率谱；对于这样的照明方式，透 镜后焦面常称为傅里叶变换平面或（空间）频谱面。
2、透镜的傅里叶变换性质
✓ 如果d=f，物体在透镜前 焦面，二次位相弯曲消失， 后焦面的光场分布是物体准 确的傅里叶变换。
✓ 如果d=0，物体在透镜前端面， 由于变换式前的二次位相因子， 使物体的频谱也产生一个位相 弯曲。
中国科学院大学《高等物理光学》期末知识点总结
20 讲题目：平面波与球面波；空间频率；角谱：波的叠加；空间频率的丢失：卷积的物理意义；抽样定理；衍射与干涉；透过率函数；近场与远场衍射；“傅里叶变换与透镜”；対易：衍射的分析法：空品対易；全息；阿贝成像原理（4f 系统）；泽尼克相衬显微镜；CTF;OTF;非相干与相干成像系统；衍射的计算机实验；衍射的逆问题；叠层成像（Ptychography）；如何撰写科技文章面有限短距离 z 处得观察平面上，坐标是(0, b).求观察平面上的光强分布，并说明该光强分布与孔径是什么关系;若该孔径是两个矩形孔，求观察平面上的光强分布，并画出沿 y 轴方向的𝐴𝑘光强分布曲线。
解：孔径平面上透射波的光场分布为U(𝑥0 , 𝑦0 ) = exp(−𝑗𝑘𝑧) exp {−𝑗 [𝑥0 2 +𝑧抽样定理：利用梳状函数对连续函数𝑔(𝑥, 𝑦)抽样，得𝑔𝑠 (𝑥, 𝑦) = 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑔(𝑥, 𝑦)抽样U(x, y) =函数𝑔𝑠 ,由δ函数的阵列构成，各个空间脉冲在𝑥方向和y方向的间距分别为𝑋, 𝑌。
每个δ函数下的体积正比于该点 g 的函数值。
利用卷积定理，抽样函数𝑔𝑠 的频谱为空间域函数的抽样，导致函数频谱𝐺的周期性复𝑛 𝑚现，以频率平面上( , )点为中心重复𝐺见图。
傅里叶光学知识点总结
傅里叶光学知识点总结
傅里叶光学的发展历史可以追溯到19世纪，法国科学家傅里叶首先提出了傅里叶变换的理论，他认为任意函数可以用一组正弦和余弦函数的叠加来表示，这一理论为后来的光学研究提供了重要的理论基础。
在傅里叶的理论指导下，光学研究者开始研究光波的频谱分析，揭示了光波在传播中的各种特性。
傅里叶光学的主要研究内容包括傅里叶变换、频谱分析、光的衍射、光的干涉、光的传播等。
傅里叶变换是傅里叶光学中的重要方法，它将一个函数分解为一组正弦和余弦函数的叠加，可以有效地描述光波的传播和衍射现象。
频谱分析则是通过傅里叶变换将光波分解成不同频率的成分，揭示了光波的复杂振动特性。
光的衍射和干涉是傅里叶光学中的重要现象，它们描述了光波在传播过程中受到的各种干扰和相互作用，为光学器件的设计和优化提供了重要信息。
傅里叶光学在实际光学技术中有着广泛的应用，其中包括光学成像、光学通信、光学信息处理等领域。
在光学成像中，傅里叶光学可以用于解析成像系统的分辨率和光学畸变，提高成像质量。
在光学通信中，傅里叶光学可以用于信号的调制和解调，提高光信号传输的速度和精度。
在光学信息处理中，傅里叶光学可以用于光学信号的滤波和去噪，提高信息处理的效率和质量。
总之，傅里叶光学是光学中的重要分支，它以傅里叶变换和频谱分析为基础，研究光波在传播过程中的各种特性和现象，并在实际的光学技术中发挥着重要的作用。
随着光学技术的不断发展，傅里叶光学将继续为光学研究和应用提供重要的理论和方法。
初二物理透镜归纳总结
初二物理透镜归纳总结物理学中的透镜是一种用于聚焦或发散光线的光学元件。
在初中物理学习中，我们学习了透镜的特性、分类以及使用方法。
本文将对初二物理学中关于透镜的知识进行归纳总结。
一、透镜的分类透镜根据形状可以分为凸透镜和凹透镜。
1. 凸透镜凸透镜中央较厚，边缘较薄。
根据凸透镜两个面的曲率半径相对大小，又可分为凸面透镜和凹面透镜。
其中，凸面透镜中心厚度较大，边缘厚度较小，而凹面透镜则相反。
2. 凹透镜凹透镜中央较薄，边缘较厚。
凹透镜同样可以根据凸面透镜和凹面透镜的曲率半径来进行分类。
二、透镜的特性1. 聚光性质透镜根据其放射出的光线是否聚焦在一点，被称为透镜的聚光性质。
凸透镜有正聚光性质，可将平行光线聚焦到一点上。
凹透镜有负聚光性质，会使平行光线发散。
2. 虚实性质透镜还可以根据像的形成位置判断其虚实性质。
当光线通过透镜后，像出现在透镜的同侧时为实像；当像出现在透镜的异侧时为虚像。
3. 放大减小性质透镜还可以放大或减小物体的大小。
当用凸透镜观察物体时，物体通常会被放大。
而使用凹透镜观察物体时，则会缩小物体。
三、透镜的应用透镜在现实生活中有着广泛的应用。
1. 放大镜放大镜是一种使用凸透镜的光学器件，能够放大被观察物体。
利用凸透镜的正聚光性质，将光线聚焦并形成实像，使物体看起来更大。
2. 显微镜显微镜利用了两个透镜来观察微小的物体。
其中一个透镜放大物体，并将其像放置在另一个透镜的焦点上，从而使得像能够通过该透镜再次被放大，最终形成人眼可见的放大像。
3. 照相机照相机利用了透镜的聚光性质。
通过调节透镜与图像传感器之间的距离，可以使目标物体成像清晰。
4. 远近视眼镜近视眼镜使用凹透镜来纠正近视问题，使得物体焦点前移，形成清晰的像。
远视眼镜则使用凸透镜，将物体像放置在视网膜上。
四、透镜的注意事项1. 对称性透镜是对称的，无论从哪一面观察，呈现的图像都一样。
2. 透镜的厚度透镜的厚度较大时，可能会产生形变，影响成像。
第四章 透镜的位相调制 和傅里叶变换
傍轴近似下单色点光源的发散球面波在平面上造成的光场分布为
U 1 ( x, y ) = A exp( jkp ) exp[ j k ( x 2 + y 2 )] 2p
球面波经透镜变换后向点会聚，在平面上造成的复振幅分布为
k U 1' ( x,y )= Aexp( jkq )exp j (x 2 + y 2 ) 2q
照明光源和观察平面的位置始终保持共轭关系，因此观察平面位 照明光源和观察平面的位置始终保持共轭关系 置由照明光源位置决定（当照明光源位于光轴上无穷远，即平面 波垂直照明时，这时观察平面位于透镜后焦面上） 输入平面位于透镜前焦面，由于 d 0 = f ，衍射物体的复振幅透 输入平面位于透镜前焦面 过率与衍射场的复振幅分布存在准确的傅里叶变换关系，而且只 要照明光源和观察平面满足共轭关系，与照明光源的具体位置无 关。也就是说，不管照明光源位于何处，均不影响观察面上空间 频率与位置坐标的关系
= mm
50 = 463mm 3 0.6 10 180
( f d0 )(x2 + y2 ) ∞ f (x0 x + y0 y) ′ exp jk U(x, y) = c ]dx0dy0 ∫∫ t(x0 , y0 ) exp[ jk q( f d0 ) + fd0 2[q( f d0 ) + fd0 ]∞
两个特殊位置的讨论 两个特殊位置的讨论
( f d 0 )(x 2 + y 2 ) ∞ d0 d0 U ( x,y )=c ′exp jk ∫ ∫t (x0 ,y 0 )P x 0 + x,y 0 + 2f 2 f f ∞ x0 x+ y 0 y exp jk dx0 dy 0 f y ×
光学成像的傅里叶光学解析
光学成像的傅里叶光学解析光学成像是一种利用光学原理来获取目标物体的图像或信息的技术。
傅里叶光学解析是与光学成像密切相关的一种数学分析方法，它可以帮助我们理解光学成像的原理和性能。
傅里叶光学解析是基于傅里叶变换的数学理论，该理论指出任何波形都可以分解成一系列不同频率的正弦波或余弦波的叠加。
在光学中，傅里叶光学解析将光波分解成不同的频率组成部分，并分析它们对成像的贡献。
在光学成像中，光线从物体表面反射或透过物体后进入成像系统，然后被透镜或其他光学元件聚焦成像。
而傅里叶光学解析则通过对光场的傅里叶变换，计算光场的频谱分布，进而解析出图像的信息。
傅里叶光学解析在光学成像中的应用广泛。
首先，它可以用于评估成像系统的成像性能。
通过分析光波的频谱分布，我们可以了解光学系统在不同频率上的传输特性，从而评估系统的分辨率和失真程度。
这可以帮助我们设计和优化成像系统，以获得更好的图像质量。
其次，傅里叶光学解析可以用于图像复原和重建。
在实际成像过程中，光波会受到各种因素的影响，如散射、衍射、干涉等，并且会产生噪声和畸变。
通过对光场进行傅里叶变换，我们可以在频域上对图像进行修复和重建，减少噪声和畸变的影响，提高图像的质量和清晰度。
此外，傅里叶光学解析还可以用于图像处理和分析。
光学成像获得的图像往往包含大量的信息，通过傅里叶光学解析，我们可以将不同频率的信息分离出来，进一步分析和处理图像。
例如，可以通过滤波的方法去除图像中的某些频率成分，突出图像中的某些特征或结构。
最后，傅里叶光学解析还可以用于其他光学应用，如光学显微镜、光学干涉仪、光学测量等。
通过应用傅里叶光学解析，我们可以获得更多的图像信息，并进一步深入理解和研究光学现象。
综上所述，傅里叶光学解析作为光学成像的数学分析方法，对于理解光学成像的原理和性能非常重要。
它可以帮助我们评估成像系统的性能，修复和重建图像，进行图像处理和分析，以及应用于其他光学领域。
通过深入研究和应用傅里叶光学解析，我们可以进一步推动光学成像技术的发展和创新。
透镜原理知识点总结图表
透镜原理知识点总结图表透镜是一种光学元件，通过其作用可以对光线进行聚焦或发散。
在光学仪器中，透镜是非常重要的元件，广泛应用于望远镜、显微镜、相机等设备中。
透镜原理是光学学科中的基础知识，掌握透镜原理可以帮助我们更好地理解光学现象和光学仪器的工作原理。
本文将对透镜的原理进行详细的总结，包括透镜的分类、成像原理、焦距计算、透镜组合与光学系统等知识点。
一、透镜的分类根据镜片的形状和作用方式，透镜可以分为凸透镜和凹透镜两种基本类型。
凸透镜是中间厚，边缘薄，两面都是凸面，凹透镜是中间薄，边缘厚，两面都是凹面。
1. 凸透镜凸透镜是最常见的一种透镜，其典型形状为中间厚，边缘薄。
凸透镜在光线通过后能够将光线聚焦到一个点上，称为焦点。
2. 凹透镜凹透镜是另一种常见的透镜，其典型形状为中间薄，边缘厚。
凹透镜在光线通过后能够将光线发散，看起来就像是从一个点发出的光线经过透镜后变得发散。
二、成像原理透镜的成像原理是指透镜对入射光线的折射、折射角和透镜焦距等性质的描述。
成像原理是透镜原理中最关键的内容之一，也是光学仪器能够正常工作的基础。
1. 凸透镜的成像原理当平行光线通过凸透镜时，会被透镜折射并聚焦到主焦点上。
如果物体在主焦点前放置，成像位置为透镜背面，图片为直立，放大。
如果物体在主焦点后放置，成像位置为透镜前面，图片为倒立，缩小。
2. 凹透镜的成像原理当平行光线通过凹透镜时，会被透镜折射并发散出去。
因此，凹透镜不能形成实际的实像。
三、焦距计算焦距是透镜的一个重要参数，表示光线通过透镜后聚焦或发散的距离。
焦距的大小可以用来描述透镜的成像能力。
焦距的计算是透镜原理中的重要内容，可以通过公式来计算。
1. 凸透镜的焦距计算公式凸透镜的焦距f可以通过以下公式计算得到：1/f = (n-1) * (1/R1 - 1/R2)其中，n为透镜的折射率，R1和R2分别为透镜的两个曲率半径。
2. 凹透镜的焦距计算公式凹透镜的焦距f也可以通过类似的公式计算得到：1/f = (n-1) * (1/R1 - 1/R2)其中，n为透镜的折射率，R1和R2分别为透镜的两个曲率半径。
光学透镜的傅立叶变换
位 相 滤 波 器
例1:
例2:
原彩色像
恢复的彩色像
(4)图像识别
联合傅里叶变换(joint Fourier transform)是重要 的相关处理器，大量应用于图象、特征识别，在指 纹识别、字符识别、空中目标和地面遥感图识别等 领域已逐步进入实用化阶段
原理: 将一对待识别的图象通过马赫—曾特干涉仪并
排写入光寻址空间光调制器LCLV，将联合傅里叶 变换的复振幅谱转化为功率谱，用激光读出，再次 通过傅里叶变换由CCD探测后，经过数字图象处理 系统进行后处理，判别图象相关性。
联合变换相关图象识别系统
ST LA
CCD
BS1 SP
L2
L1
A
M1
DP2
DP1 PBS
LCL P
O1
V
FTL2
FTL BS3 计算机⎯1 数字图
例1:
例2:
装备在导弹头部的图像识别系统
总结Байду номын сангаас
从纯粹的数学意义上看，傅立叶变换是将一 个函数转换为一系列周期函数来处理的。从 物理效果看，傅立叶变换是将图像从空间域 转换到频率域，其逆变换是将图像从频率域 转换到空间域。换句话说，傅立叶变换的物 理意义是将图像的灰度分布函数变换为图像 的频率分布函数，傅立叶逆变换是将图像的 频率分布函数变换为灰度分布函数。
象处理系统
O2
CRT
M3
BS2 DP3 M2
LA，激光器；ST, 光束升降器；SP，空间（针孔）滤波器； BS1~BS3, 分光镜; O1~O2,待识别物体; L1~ L2，准直镜； FTL1~FTL2，傅里叶变换透镜；DP1~DP2，可变光栏； P,偏振片；LCLV,液晶光阀；PBS, 偏振分光镜; A,可变减光板
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
普通透镜要求共轭面无像差，为此要消除各种像差。
由几何关系可计算平行光入射在透镜后焦面得到的像高:，因为，傅里叶变换透镜:频谱面上能够获得有线性特征的位置与空间频率关系:。
普通透镜和傅里叶透镜对平行光输入在后焦面上光点的位置差：
称频谱畸变。
普通透镜只有在很小时才符合傅里叶变换透镜的要求。
要专门设计消除球差和慧差，适当保留畸变以抵消频谱畸变。
普通透镜（即使无像差），也只有在很小范围内才能得到准确的傅里叶谱，但对于谱点性质没有要求的场合，像差得到校正的普通透镜也是适合于作傅里叶变换用的。
为了克服普通透镜完成傅里叶变换所受到的限制，必须专门设计一种傅里叶变换透镜，它具有完成准确傅里叶变换的功能。
为了保证频谱的准确分布，必须让傅里叶透镜能产生一个与谱点非线性误差大小相等符号相反的畸变值。
如果不按常规对透镜进行校正像差，而保留适当的畸变，但消除透镜球差和慧差，即要求满足正弦条件，对于平行光轴出射的无限远正弦条件为：
上式表明，当出射光线满足正弦条件时，像点坐标与空间频率成线性关系。
由像差理论可知，当消除的球差和慧差时，必然剩余一定的畸变量。
这正是傅里叶透镜与普通成像透镜之间的区别。