本发明公开了一种基于全息光学元件的全息透镜4f光学系统，该系统主要由具有傅里叶透镜功能的全息透镜1和全息透镜2组成，通过在全息透镜1和全息透镜2间放置合适的滤波器对输入平面波信号进行空间滤波。在该系统中，输入平面波以θ夹角倾斜照射到全息透镜1上，经过全息透镜1的傅里叶变换后在其焦平面处得到输入平面波的空间频谱，通过在全息透镜1的焦平面处放置合适的滤波器对输入平面波的空间频谱进行滤波处理，滤波后的空间频谱再经过全息透镜2的傅里叶逆变换得到所需要的平面波并以θ夹角倾斜输出，从而实现了该系统的空间滤波功能。