復(fù)習(xí)43阿貝成像原理與空間濾波

1、光電科學(xué)與工程學(xué)院 4.3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波4-34-3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波光電科學(xué)與工程學(xué)院 4.3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波ABCCOFILS+1S 0S-1BA12物是一系列不同空間頻率信息的集合，相干成像物是一系列不同空間頻率信息的集合，相干成像過程分兩步完成：過程分兩步完成：1.1.夫瑯和費(fèi)衍射，出夫瑯和費(fèi)衍射，出現(xiàn)一系列斑譜?，F(xiàn)一系列斑譜。2.2.斑譜作為新的次波斑譜作為新的次波源，相干疊加，形成源，相干疊加，形成像。像。第一步第一步是是信息分解信息分解 第二步第二步是信息合成是信息合成 阿貝成像原理阿貝成像

2、原理空間濾波概念和空間濾波器空間濾波概念和空間濾波器空間濾波：在頻譜面上，設(shè)置不同結(jié)構(gòu)的光闌，用于提取空間濾波：在頻譜面上，設(shè)置不同結(jié)構(gòu)的光闌，用于提取或剔除某些頻譜，改變原物的頻譜，從而完成改造圖像的或剔除某些頻譜，改變原物的頻譜，從而完成改造圖像的信息處理。信息處理。ABCCOFILS+1S 0S-1BA12能夠改變光信息的空間能夠改變光信息的空間頻譜的器件，通稱為空頻譜的器件，通稱為空間濾波器間濾波器(spacial filter).空間濾波器是光學(xué)信息處理的一種基本方式?？臻g濾波器是光學(xué)信息處理的一種基本方式。阿貝波特實(shí)驗(yàn)阿貝波特實(shí)驗(yàn)設(shè)平行光垂直照射該網(wǎng)格，在透鏡后焦平面呈現(xiàn)設(shè)平行光垂

3、直照射該網(wǎng)格，在透鏡后焦平面呈現(xiàn)出網(wǎng)格的傅立葉頻譜，各傅立葉頻譜作為點(diǎn)源，出網(wǎng)格的傅立葉頻譜，各傅立葉頻譜作為點(diǎn)源，產(chǎn)生次級(jí)波在像平面相干疊加，形成網(wǎng)格的像。產(chǎn)生次級(jí)波在像平面相干疊加，形成網(wǎng)格的像。 圖圖4. 10 4. 10 阿貝阿貝- -波特濾波實(shí)驗(yàn)波特濾波實(shí)驗(yàn)圖圖4. 11 (a)網(wǎng)格的頻譜網(wǎng)格的頻譜，(b)網(wǎng)格的像網(wǎng)格的像 在焦平面上插入一個(gè)狹縫，只讓單獨(dú)一行頻在焦平面上插入一個(gè)狹縫，只讓單獨(dú)一行頻譜分量通過，對(duì)像平面相干疊加有貢獻(xiàn)的正是譜分量通過，對(duì)像平面相干疊加有貢獻(xiàn)的正是水平方向的復(fù)振幅分量，對(duì)應(yīng)的像只有網(wǎng)格的水平方向的復(fù)振幅分量，對(duì)應(yīng)的像只有網(wǎng)格的豎直部分豎直部分圖圖4. 1

4、2 在焦平面水平方向放置狹縫在焦平面水平方向放置狹縫(a)單獨(dú)一行網(wǎng)格的頻譜單獨(dú)一行網(wǎng)格的頻譜(b)水平濾波后的像水平濾波后的像 若將焦平面上的狹縫豎直放置，只有豎直方若將焦平面上的狹縫豎直放置，只有豎直方向一列頻譜通過則像平面的像只包含所示網(wǎng)格向一列頻譜通過則像平面的像只包含所示網(wǎng)格的水平結(jié)構(gòu)。的水平結(jié)構(gòu)。圖圖4. 13 4. 13 在焦平面豎直方向放置狹縫在焦平面豎直方向放置狹縫(a)(a)單獨(dú)一行的頻譜單獨(dú)一行的頻譜(b)(b)豎直濾波后的像豎直濾波后的像空間頻率濾波實(shí)驗(yàn)空間頻率濾波實(shí)驗(yàn)頻頻譜譜像像(a)(b)(c)(d)像面像面焦平面焦平面譜面譜面網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)網(wǎng)格實(shí)驗(yàn) 光電科學(xué)與工程學(xué)院

5、4.3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波4.3.3 澤尼克相襯顯微鏡澤尼克相襯顯微鏡 改變頻譜面上相位分別，巧妙地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的相位改變頻譜面上相位分別，巧妙地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的相位調(diào)制，即相襯法是一種將空間相位調(diào)制轉(zhuǎn)換成空調(diào)制，即相襯法是一種將空間相位調(diào)制轉(zhuǎn)換成空間強(qiáng)度分布的方法。間強(qiáng)度分布的方法。光電科學(xué)與工程學(xué)院 4.3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波設(shè)透明物體的透過率函數(shù)為：設(shè)透明物體的透過率函數(shù)為： 以一正入射的平行波照射透明物體，物平面的復(fù)以一正入射的平行波照射透明物體，物平面的復(fù)振幅為振幅為: :( , )( , )ix yOtx ye(4. 33) 00( , )

6、( , )( , )( , )(1( , )ix yOOiix yiU x yAt x yAeAe eAeix y (4. 34) 光電科學(xué)與工程學(xué)院 4.3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波普通顯微鏡對(duì)透明物體的相干成像，由普通顯微鏡對(duì)透明物體的相干成像，由(4. 32)式，式，其復(fù)振幅其復(fù)振幅 與物的復(fù)振幅成正比，像的強(qiáng)度分布：與物的復(fù)振幅成正比，像的強(qiáng)度分布：IU02222( , )( , )(1)iIOIUu vUu vAeiA 光電科學(xué)與工程學(xué)院 4.3 阿貝成像原理與空間濾波阿貝成像原理與空間濾波 利用相位板使得衍射光通過焦平面后，零級(jí)衍射利用相位板使得衍射光通過焦平面后，零級(jí)衍射波相位相對(duì)其它高階衍射波的相位延遲波相位相對(duì)其它高階衍射波的相位延遲 或或 。故像平面的復(fù)振幅與物平面復(fù)振幅。故像平面的復(fù)振幅與物平面復(fù)振幅(4. 34)的差的差別，在于別，在于(4. 34)式中的第一項(xiàng)產(chǎn)生式中的第一項(xiàng)產(chǎn)生 或或 的附的附加相位。在加相位。在 附加相位情形下，相干成像條件附加相位情形下，相干成像條件下，由下，由(4. 32)式，像平面的強(qiáng)度分布為：式，像平面的強(qiáng)度分布為：/23 /2/23 /2/ 2022222( , )( , )()(12)iiIOIUu vUx yAeeiA 光電科學(xué)與工程學(xué)院 4.