复习43阿贝成像原理与空间滤波

1、光电科学与工程学院 4.3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波4-34-3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波光电科学与工程学院 4.3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波ABCCOFILS+1S 0S-1BA12物是一系列不同空间频率信息的集合，相干成像物是一系列不同空间频率信息的集合，相干成像过程分两步完成：过程分两步完成：1.1.夫琅和费衍射，出夫琅和费衍射，出现一系列斑谱。现一系列斑谱。2.2.斑谱作为新的次波斑谱作为新的次波源，相干叠加，形成源，相干叠加，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 阿贝成像原理阿贝成像

2、原理空间滤波概念和空间滤波器空间滤波概念和空间滤波器空间滤波：在频谱面上，设置不同结构的光阑，用于提取空间滤波：在频谱面上，设置不同结构的光阑，用于提取或剔除某些频谱，改变原物的频谱，从而完成改造图像的或剔除某些频谱，改变原物的频谱，从而完成改造图像的信息处理。信息处理。ABCCOFILS+1S 0S-1BA12能够改变光信息的空间能够改变光信息的空间频谱的器件，通称为空频谱的器件，通称为空间滤波器间滤波器(spacial filter).空间滤波器是光学信息处理的一种基本方式。空间滤波器是光学信息处理的一种基本方式。阿贝波特实验阿贝波特实验设平行光垂直照射该网格，在透镜后焦平面呈现设平行光垂

3、直照射该网格，在透镜后焦平面呈现出网格的傅立叶频谱，各傅立叶频谱作为点源，出网格的傅立叶频谱，各傅立叶频谱作为点源，产生次级波在像平面相干叠加，形成网格的像。产生次级波在像平面相干叠加，形成网格的像。 图图4. 10 4. 10 阿贝阿贝- -波特滤波实验波特滤波实验图图4. 11 (a)网格的频谱网格的频谱，(b)网格的像网格的像 在焦平面上插入一个狭缝，只让单独一行频在焦平面上插入一个狭缝，只让单独一行频谱分量通过，对像平面相干叠加有贡献的正是谱分量通过，对像平面相干叠加有贡献的正是水平方向的复振幅分量，对应的像只有网格的水平方向的复振幅分量，对应的像只有网格的竖直部分竖直部分图图4. 1

4、2 在焦平面水平方向放置狭缝在焦平面水平方向放置狭缝(a)单独一行网格的频谱单独一行网格的频谱(b)水平滤波后的像水平滤波后的像 若将焦平面上的狭缝竖直放置，只有竖直方若将焦平面上的狭缝竖直放置，只有竖直方向一列频谱通过则像平面的像只包含所示网格向一列频谱通过则像平面的像只包含所示网格的水平结构。的水平结构。图图4. 13 4. 13 在焦平面竖直方向放置狭缝在焦平面竖直方向放置狭缝(a)(a)单独一行的频谱单独一行的频谱(b)(b)竖直滤波后的像竖直滤波后的像空间频率滤波实验空间频率滤波实验频频谱谱像像(a)(b)(c)(d)像面像面焦平面焦平面谱面谱面网格实验网格实验 光电科学与工程学院

5、4.3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波4.3.3 泽尼克相衬显微镜泽尼克相衬显微镜 改变频谱面上相位分别，巧妙地实现强度的相位改变频谱面上相位分别，巧妙地实现强度的相位调制，即相衬法是一种将空间相位调制转换成空调制，即相衬法是一种将空间相位调制转换成空间强度分布的方法。间强度分布的方法。光电科学与工程学院 4.3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波设透明物体的透过率函数为：设透明物体的透过率函数为： 以一正入射的平行波照射透明物体，物平面的复以一正入射的平行波照射透明物体，物平面的复振幅为振幅为: :( , )( , )ix yOtx ye(4. 33) 00( , )

6、( , )( , )( , )(1( , )ix yOOiix yiU x yAt x yAeAe eAeix y (4. 34) 光电科学与工程学院 4.3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波普通显微镜对透明物体的相干成像，由普通显微镜对透明物体的相干成像，由(4. 32)式，式，其复振幅其复振幅 与物的复振幅成正比，像的强度分布：与物的复振幅成正比，像的强度分布：IU02222( , )( , )(1)iIOIUu vUu vAeiA 光电科学与工程学院 4.3 阿贝成像原理与空间滤波阿贝成像原理与空间滤波 利用相位板使得衍射光通过焦平面后，零级衍射利用相位板使得衍射光通过焦平面后，零级衍射波相位相对其它高阶衍射波的相位延迟波相位相对其它高阶衍射波的相位延迟 或或 。故像平面的复振幅与物平面复振幅。故像平面的复振幅与物平面复振幅(4. 34)的差的差别，在于别，在于(4. 34)式中的第一项产生式中的第一项产生 或或 的附的附加相位。在加相位。在 附加相位情形下，相干成像条件附加相位情形下，相干成像条件下，由下，由(4. 32)式，像平面的强度分布为：式，像平面的强度分布为：/23 /2/23 /2/ 2022222( , )( , )()(12)iiIOIUu vUx yAeeiA 光电科学与工程学院 4.