空间滤波实验中光路和傅里叶变换透镜孔径对实验的影响

运用空间域和频率域方法讨论了阿贝-波特实验和空间滤波实验中光波分别经过"4f系统"、双透镜系统(两种)和单透镜系统时透镜的傅里叶变换和物体的频谱,分析了空间滤波实验中光路和傅氏透镜孔径对实验的影响.     

紧凑型纯相位全息近眼三维显示

提出了一种紧凑型纯相位全息近眼显示方法，避免了4f系统的使用且通过滤波可消除零级光和高级衍射光的干扰，能够实现近眼虚拟现实（VR）和增强现实（AR）三维显示。在进行全息图计算时，三维物体被分割成多层图像，利用每一层图像相对于投影透镜焦平面的距离和投影透镜的焦距获得该深度对应的补偿相位因子，采用迭代优化算法获得三维物体的纯相位全息图并在所提系统中进行显示。通过数值模拟和光学实验，证明了所提方法的有效性。     

空间滤波与体全息光存储实验

利用4f系统开发了空间滤波与体全息光存储教学实验,以鉴别率板、幻灯片和空间光调制器3类不同性质图形图像作为被记录对象,进行频谱分析、空间滤波和体全息存储实验.     

相衬显微镜与泽尔尼克

一、相衬显微镜的基本原理及应用1.基本原理 相衬显微技术的关键是把人眼无法直接观察到的位相变化转变为可以直接观察到的强度变化.设位相物体是透明度很高的物体,光波通过该物体后,只改变波的位相,波振幅不变.把该物体放在透镜的物平面上,由于位相物体各部分的光学厚度不同,其复振幅透射系数可写为 f(x,y)=exp[1](1)式中(x,y)为该位相物体的位相分布函数.在透镜的后焦平面(即频谱面)上,f(x,y)的傅里叶变换为(2)式中u=x/λf,υ=y/λf是频谱面上的坐标,也是二维空间函数f(x,y)沿x方向和y方向的空间频率;f为透镜焦距.λ为入射光波K.在应用相…     

基于液晶空间光调制器的空间滤波实验

空间滤波实验可以实现对输入物体的频谱分析及图像的边缘增强、噪声消除等各种图像处理。液晶空间光调制器可以作为衍射波面变换器件来使用。在空间滤波实验系统的滤波面上放置了液晶空间光调制器,并用CCD数码相机进行输出图像的观察和记录,分别给出了低通滤波、高通滤波、方向滤波等的仿真实验结果。该实验实现了输入数字物体的实时改变,并能够实时观察采用不同空间滤波器对输出像的影响。     

基于透镜成像系统对微小透明物体的测量方法

生活中有许多微小透明物体,当光通过它们时,因为其折射率与周围空间不同而产生相位差,但不会产生振幅差,无法被人眼和普通显微镜观测。实验中提出一种利用透镜成像滤波系统实现对微小透明物体观察并测量其大小的方法。当高斯连续激光作用在吸收溶液上时,溶液会吸收激光中部分能量,产生热透镜效应。利用此效应,使吸收溶液能够模拟传统昂贵的相位滤波器,对透过相位物体的光线进行调制,将人眼无法观测到的相位变化转化为可被CCD接收的光强变化,从而实现对微小透明物体的观察及测量。选取已知大小的透明SiO_2薄片作为待测样品,实验结果表明测量值与样品实际大小非常接近。     

基于微透镜阵列的实时三维物体识别

提出一种基于微透镜阵列多视角成像特点,将三维物体的深度信息转化为二维透射像阵列的角度信息,利用光学二维图像识别技术,实现对三维物体识别的方法.对识别过程进行了理论分析和计算,用匹配滤波的方法实现了对三维物体骰子的实时识别.实验结果表明,本方法的相关识别能力较高,并且具有很强的灵活性,对于有微小旋转、微小平移的三维物体也可进行识别.     

衍射理论对局域空心光束及无衍射光束重建的描述

利用衍射理论导出了局域空心光束的传输表达式及光强分布,给出了局域空心光束的精细结构,详细分析了其演变过程。讨论了聚焦透镜的焦距f对径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度的影响。结果表明,径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度都随着f的增大而增大。通过轴棱锥-透镜系统获得局域空心光束,用体视显微镜和CCD照相机组成的系统拍摄光束强度分布。结果表明应用衍射理论可以较精确地描述局域空心光束的演变过程。找出了其应用中的不利因素,更清晰地展现无衍射光束的重建现象。这种描述方法弥补了几何理论和干涉理论的不足。     

提高Polar-ln变换全息图分辨率的一种实用方法

通过在MP-1000绘图机上制作Polar-1n变换全息图的实践,提出一种使这种变形不变全息光学元件达到实用分辨率要求的新途径,并制得比现有同种全息光学元件分辨率高一倍左右的样品。进行光学图象识别时,通常采用的是相关匹配滤波识别法。图1为该方法的光学实验原理图。图中,L_1、L_2和L_3为普通透镜,L_4和L_5为傅里叶变换透镜,f为L_4和L_5的焦距。P_1面上部为一小孔,作为制作匹配滤波片的点光源使用,P_1面下部放置被记录物体     

基于空间光调制器的层析成像技术

以传统的干涉法全息技术为基础,本文提出了一种纯光学的三维显示全息技术。利用空间光调制器实现真实物体的物光波前重现,在不同平面上呈现物体的层析像。首先,利用波前传感器采集真实物体的波前信息。接着,运用单次快速傅立叶变换算法对光路中成像透镜的传递函数进行模拟,制成含有该物光经透镜后的波前信息,分别得到了实验所需的强度和相位灰度图片。然后,通过两台空间光调制器对入射平行光场进行调制,从而实现对物光经透镜后的光场进行波前重现。最后,根据透镜的成像原理,把CCD分别放置在物体前后两个成像面上即可得到层析的成像图。实验中分别在距离空间光调制器后298. 5 mm和337. 6 mm处观察所探测到的物体前后两个成像面的立体层析像。实验结果表明:在模拟透镜的焦距为150 mm、计算衍射距离为150 mm的情况下,前后两个成像面在x、y轴方向上的横向放大率分别为(1. 1,1. 08)和(1. 34,1. 09),与利用透镜成像公式计算得到的横向放大率(1,1. 2)相比,相对误差分别为(10. 6%,8%)和(11. 7%,8%)。角扩散度分别为2. 95°和2. 61°,其相对误差分别为2. 6%和0. 7%,低于5%,基本符合实验原理。实验结果证明了该方法的可行性,为后续开展的三维显示与新的全息技术提供了有效的技术支撑。     

信息光学实验装置的调整

4f′光学滤波系统是信息光学实验中最常用的光学系统。它要求正变换透镜L_1的后焦面与付里叶逆变换透镜L_2的前焦面重合,并要求确定L_1的前焦面、谱面、L_2的后焦面。本文介绍一种快速准确定位的莫尔条纹法。     

4f光学系统中滤波函数角位移补偿的研究

实验中4f光学系统的输入函数载体与滤波函数载体往往存在着一定的角位移,而这个角位移的存在影响了4f光学系统的精确滤波。将空间光调制器(SLM)作为4f光学系统的输入和滤波函数的载体,利用光栅衍射理论和傅里叶变换理论,提出了一种测量该角位移的方法。滤波函数旋转角位移值的大小可以补偿输入和滤波函数载体间存在的角位移。滤波实验证明了方法的有效性和必要性。     

基于空间频率域滤波的漫反射光大气湍流传输数值仿真方法

在基于目标回光的激光瞄准系统和目标在回路(TIL)系统中都要使用目标照明漫反射回光作为系统工作的基础.数值仿真在研究光波传输特性的过程中一直发挥着重要作用.由于漫反射光场发散角很大,给数值计算带来困难.一般的处理方法是进行分段空间域滤波,但这会大大增加计算量.提出一种计算漫反射光传榆的频率域滤波方法.频域滤波基本不增加...     

像面滤波技术在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用

无透镜傅里叶变换数字全息波前重建主要采用全息图的一次快速傅里叶变换方法,重建图像不能充分占有重建平面.本文基于像平面滤波技术,提出对物体局部区域光波场进行放大重建并让重建图像布满重建平面的方法,给出具有精细结构物体的数字全息波前重建实例.此外,将数字全息光波场重建视为具有方形出射光瞳的光学系统的相干光成像过程,导出了物体放大图像的分辨率与光学系统相关参量的关系,并通过实验给予证明.     

像面滤波技术在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用

无透镜傅里叶变换数字全息波前重建主要采用全息图的一次快速傅里叶变换方法,重建图像不能充分占有重建平面.本文基于像平面滤波技术,提出对物体局部区域光波场进行放大重建并让重建图像布满重建平面的方法,给出具有精细结构物体的数字全息波前重建实例.此外,将数字全息光波场重建视为具有方形出射光瞳的光学系统的相干光成像过程,导出了物体放大图像的分辨率与光学系统相关参量的关系,并通过实验给予证明.     

可编程菲涅耳相位透镜应用于多平面全息投影

研究了基于菲涅耳相位透镜实现多平面全息投影的方法,采用硅基液晶相位调制器建立了多平面全息投影系统.首先,利用可编程菲涅耳相位透镜代替傅里叶透镜,将计算机生成的相位全息图与菲涅耳透镜的相位结合;其次,基于时分复用和空分复用原理提出了加载菲涅耳相位透镜与相位全息图到相位空间光调制器上的两种方法;最后,讨论了在多平面全息投影中每个单一平面实现旋转物体动态360°视角显示的方法.实验结果表明:在距离硅基液晶分别为500、800、1 100和1 400mm处的四个重构平面可以获得全息投影图像;通过动态地改变菲涅耳相位透镜的焦距,可以实现多平面全息投影.     

关于透镜成像公式的讨论

在几何光学中一般是利用物体放在凸透镜一倍焦距以外的成像光路图,推出透镜成像公式:1/u 1/v=1/f……(1) 然后对u、v、f作出符号规定:使透镜成像公式1/f=1/u 1/v成为     

阿贝成像原理和空间滤波实验的改进

改进了阿贝成像原理和空间滤波实验.将物平面置于傅里叶变换透镜的前焦面,采用扩束光照明,在光源的共轭像面上测量频谱分布、改造频谱等,可以获得更好的实验效果,同时简化了光路.     

计算全息术中的空间域滤波

在计算全息技术中,降低载频有着重要的意义.本文提出了一种适用于含二次项波面的空间域离轴滤波方法.在某些情况下,载频可降至一般频率域滤波的1/3左右,文后给出了两例实验结果.     

基于LED照明的光强传输方程相位测量系统

光强传输方程相位测量系统常使用激光作为光源或者借助商业显微镜搭建,存在成像质量受相干噪声影响、系统体积大及成本高等问题。为解决以上问题,提出一种基于LED照明的光强传输方程定量相位测量系统。使用LED照明,避免了激光散斑噪声的影响。在显微成像模块中,利用移动导轨调节并标定透镜位置,使得切换不同倍率显微物镜时均能与透镜构成4f成像系统,满足不同物体的测量需求。实验结果表明,所提系统可准确实现定量相位测量,具有系统紧凑、成本低、操作性强等优点。