阿贝成像原理和一般成像的区别

X X 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（三）

实验名称： 设计实验 1

阿贝成像原理与空间滤波

学院： 物理与科学技术学院

组号 13 指导教师： XXX 报告人：XXX 学号：

实验地点 科技楼B109 实验时间： 2012,6,6 实验报告提交时间： 2012,6,20

1

2

3

4

5

6

7

8

实验一 阿贝成像原理和空间滤波

一、实验目的

1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。 2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。

3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。 4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。

二、实验原理

1．阿贝成像原理

1873年，阿贝(Abbe)在研究显微镜成像原理时提出了一个相干成像的新原理，这个原

理为当今正在兴起的光学信息处理奠定了基础。

如图1-1所示，用一束平行光照明物体，按照传统的成像原理，物体上任一点都成了一次波源，辐射球面波，经透镜的会聚作用，各个发散的球面波转变为会聚的球面波，球面波

图1-1 阿贝成像原理

的中心就是物体上某一点的像。一个复杂的物体可以看成是无数个亮度不同的点构成，所有这些点经透镜的作用在像平面上形成像点，像

点重新叠加构成物体的像。这种传统的成像原理着眼于点的对应，物像之间是点点对应关系。

阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用

佛山科学技术学院

实 验 报告

专业班级 10物师 姓名 邓新炬 学号 2010284102 仪器组号

指导教师 朱星 成绩 日期 2013年 月 日

一.实验目的 1. 2. 3. 4. 了解透镜孔径对成像的影响和简单的空间滤波； 掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴； 验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的理解； 初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用. 课程名称 近代物理实验 实验项目 阿贝成像原理和空间滤波

二.实验仪器 GP-78光具座 JSQ-250氦氖激光器及电源 物（光栅） 透镜×3（f=15mm、f=70mm、f=225mm） 光阑片。 三 实验原理 1、关于傅里叶光学变换 设有一个空间二维函数g?x,y?，其二维傅里叶变换为： G?fx,fy??F?g?x,y?????g?x,y?exp??i2??f?xx?fyy?dxdy

物理实验研究性报告

——阿贝成像原理和空间滤波

摘要：本文描述了在阿贝成像原理与空间滤波实验中看到的一些有趣的光

学实验现象，计算了空间频率和光栅基频，并对不同滤波器产生的现象作出了简要解释，此外本文还简单分析了空间滤波，并对频谱面的位置做了简单计算。

关键字：阿贝成像原理 空间频谱 空间滤波 傅立叶光学变换 一、实验目的

1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。 2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。

3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。

4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。

二、 实验原理

1、傅立叶变换在光学成像系统中的应用。

在信息光学中、常用傅立叶变换来表达和处理光的成像过程。

设一个xy平面上的光场的振幅分布为g(x,y)，可以将这样一个空间分布展开为一系列基元函数exp[iz?(fxx?fyy)]的 线性叠加。即

?g(x,y)?????G(fxfy)exp[2?(fxx?fyy)]dfxdfy (1)

量纲为L?1；fx，fy为x,y方向的空间频率，G(fxfy)是相应于空间频率为fx，

fy的基元函数的权重，也称为光场的空间频

班 级 09级1班 日 期 3月1日

【实验目的】

组 别 1组 指导教师

姓 名 巩辰 学 号 1090600004

【实验题目】 阿贝成像原理和空间滤波 1. 了解透镜孔径对成像的影响和简单的空间滤波； 2. 掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴；

3. 验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的

理解；

4. 初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用.

【实验仪器与用具】

GP-78光具座 JSQ-250氦氖激光器及电源 物（光栅） 透镜×3（f=15mm、f=70mm、f=225mm） 光阑片

【实验原理】

1、关于傅里叶光学变换

设有一个空间二维函数g?x,y?，其二维傅里叶变换为：

G?fx,fy??F?g?x,y?????g?x,y?exp?i2??fxx?fyy?dxdy

???式中fx、fy分别为x、y方向的空间频率，g?x,y?是Gfx,fy的逆傅里叶变换，即：

??g(x,y

班 级 09级1班 日 期 3月1日

【实验目的】

组 别 1组 指导教师

姓 名 巩辰 学 号 1090600004

【实验题目】 阿贝成像原理和空间滤波 1. 了解透镜孔径对成像的影响和简单的空间滤波； 2. 掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴；

3. 验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的

理解；

4. 初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用.

【实验仪器与用具】

GP-78光具座 JSQ-250氦氖激光器及电源 物（光栅） 透镜×3（f=15mm、f=70mm、f=225mm） 光阑片

【实验原理】

1、关于傅里叶光学变换

设有一个空间二维函数g?x,y?，其二维傅里叶变换为：

G?fx,fy??F?g?x,y?????g?x,y?exp?i2??fxx?fyy?dxdy

???式中fx、fy分别为x、y方向的空间频率，g?x,y?是Gfx,fy的逆傅里叶变换，即：

??g(x,y

LCD的成像原理

TFT型的液晶顯示器較為複雜，主要的構成包括了，螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式電晶體等等。 液晶顯示器的運作原理 如以上所提，目前液晶顯示技術大多以TN、STN、TFT三種技術為主軸，因此我們就這從這三種技術來探討它們的運作原理。 TN型的液晶顯示技術可說是液晶顯示器中最基本的，而之後其他種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點來加以改良。同樣的，它的運作原理也較其他技術來的簡單，請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構造圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導電的玻璃基板。 其顯像原理是將液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE（twisted nematic field effect）。在電子產品中所用的液晶

LCD的成像原理

TFT型的液晶顯示器較為複雜，主要的構成包括了，螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式電晶體等等。 液晶顯示器的運作原理 如以上所提，目前液晶顯示技術大多以TN、STN、TFT三種技術為主軸，因此我們就這從這三種技術來探討它們的運作原理。 TN型的液晶顯示技術可說是液晶顯示器中最基本的，而之後其他種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點來加以改良。同樣的，它的運作原理也較其他技術來的簡單，請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構造圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導電的玻璃基板。 其顯像原理是將液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE（twisted nematic field effect）。在電子產品中所用的液晶

医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别

医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别

2011-01-25 09:27:17| 分类： 个人日记 |字号大中小 订阅

医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别

X光能穿透物质，不同的物质其穿透性不同，利用这个特点在物质的另一端对X光投影，可以展示出物体的内部结构。

X光与可见光基本相同，只是频率不同。可见光光子和X光光子都是由电子在原子中的运动产生的。当电子从高能量轨道跃到低能量轨道时，将能量以光子的形式释放出来。 当发出的光子照射到其他物体的表面时，与另一个原子碰撞，如果光子的能量符合这个原子的电子跃阶的能差，则光子的能量被吸收，该原子的电子发生跃阶；否则光子不能使电子跃阶，在这种情况下光子的能量通常较小，这种光子可以穿越物质。而X光穿越物质的原理正好相反，是因为它的能量较大。

X光的部分能量用于够撞离原子的电子，剩下的能量就穿越了物质。一般小的原子比较不容易吸收X光的能量，大的原子则比较容易，人体软组织的小原子较多，而骨骼中钙原子较大，这在X光片上的反映就是骨骼部分较亮，而软组织较暗。

由于X光撞离了电子，所以是一种电离辐射，游离的电子可以导致人体细胞内发生化学反应，还可以使DNA发生突

医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别

医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别

2011-01-25 09:27:17| 分类： 个人日记 |字号大中小 订阅

医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别

X光能穿透物质，不同的物质其穿透性不同，利用这个特点在物质的另一端对X光投影，可以展示出物体的内部结构。

X光与可见光基本相同，只是频率不同。可见光光子和X光光子都是由电子在原子中的运动产生的。当电子从高能量轨道跃到低能量轨道时，将能量以光子的形式释放出来。 当发出的光子照射到其他物体的表面时，与另一个原子碰撞，如果光子的能量符合这个原子的电子跃阶的能差，则光子的能量被吸收，该原子的电子发生跃阶；否则光子不能使电子跃阶，在这种情况下光子的能量通常较小，这种光子可以穿越物质。而X光穿越物质的原理正好相反，是因为它的能量较大。

X光的部分能量用于够撞离原子的电子，剩下的能量就穿越了物质。一般小的原子比较不容易吸收X光的能量，大的原子则比较容易，人体软组织的小原子较多，而骨骼中钙原子较大，这在X光片上的反映就是骨骼部分较亮，而软组织较暗。

由于X光撞离了电子，所以是一种电离辐射，游离的电子可以导致人体细胞内发生化学反应，还可以使DNA发生突