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Kit « Filtrage de Fourier » (réf. 204 625)


  • Des images et des masques de filtrage spécifiquement adaptés
  • Une source laser idéale qui simplifie considérablement ce type de mesures !


           
Matériel nécessaire
  • 1 torche Laser
  • 1 écran blanc opaque
  • 1 fente orientable
  • 1 lentille de formation des images
  • 1 jeu d’images sur diapositives et de 2 jetons
Le kit réf. 204 625 propose uniquement la source, les accessoires, les optiques, les filtres et leurs montures.

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Images également disponibles à l’unité (cliquez ici).














Principe
:

L’optique de Fourier est l’étude de phénomènes d’optique ondulatoire décrits par l’analyse de Fourier. Cela signifie que l’objet dans l’espace est décomposé en somme de fonctions sinusoïdales.
 
En optique de Fourier, le repérage dans l’espace est conjugué avec un domaine fréquentiel spatial. Ceci conduit à faire des analogies avec le domaine du traitement du signal : spectre, fréquence de coupure, filtrage passe-bas, filtrage passe-haut, bande passante…

Ainsi, par exemple, le filtrage passe-bas permet d’éliminer des perturbations induites par des saletés sur des lentilles ou encore d’éliminer des lignes indésirables sur des images (détramage) en astronomie ou en microscopie à sonde locale.

Mesures proposées :
  • Visualisation du plan de Fourier et figures de Fraunhofer
  • Filtrage et orientation
  • Détramage
  • Ouverture de la fente et fréquence de la trame
  • Reconnaissance de forme
  • Détection de contours
  • Ouverture sur la strioscopie sur objets de phase (différence d’indice), duplication d’images
  • Comparaison avec la théorie avec le logiciel libre Gwyddion

Protocole d'alignement  - Montage à 1 lentille :

Grâce à la torche laser fournissant un faisceau déjà épuré et collimaté, le montage est simplifié : tout d’abord faire l’image d’une diapositive objet sur l’écran à l’aide d’une lentille convergente, puis placer la fente au plan de focalisation qui correspond au plan de Fourier.




> Formation de l'image
  • Positionnez la torche laser à 1 extrémité du banc telle que son faisceau soit longitudinal à l’axe optique (méthode de défilement) et adapté en hauteur à l’ouverture de la fente réglable.
  • Placer une image simple (type grille à double contraste) dans le porte-lame derrière la torche laser de manière à ce que la section du faisceau recouvre une bonne partie de l’objet.
  • Positionnez ensuite la lentille en formant une image nette sur l’écran de l’objet éclairé.

> Positionnement de l fente / masques au plan de Fourier
  • Au plan de Fourier, placez le cavalier à double translation qui permet d’ajuster le positionnement (centrage et focalisation) de l’élément de filtrage.
  • Il est plus facile de repérer le plan de Fourier avec un objet de type grille L’amincissement ou le grossissement de la figure de diffraction étant assez facile à appréhender à l’œil.
  • En refermant progressivement l’ouverture de la fente,  vous confirmerez votre réglage en observant la disparition des lignes verticales sur un objet de type grille.

Focus sur la détection de contours : A utiliser avec les jetons micro-lithographiés   

Les deux diapositives (203 248 et 203 251) permettent d’expérimenter à la fois :

  • Le filtrage par une fente : en plaçant une fente verticale (ou horizontale) dans le plan de Fourier, on sélectionne uniquement la trame horizontale (ou verticale).
  • Les filtrages passe-haut & passe-bas : associées aux jetons 203 260 (« Masques & Rectangles ») et 203 261 (« Trous & Fentes »), pour réaliser des inversions de contraste ou souligner certains détails de l’image.


> Filtre « Grille double contraste » (réf. 203 248)

> Filtre « Grille multiple » (réf. 203 251)

Remarque : La diapo 203 251 présente des traits d’épaisseur variable ce qui permet de souligner davantage certains détails (filtrages passe haut & passe-bas avec cercles et rectangles), ainsi que d’observer l’influence de la largeur de la fente sur l’image produite.



> Filtres
« Formes pour strioscopie » (réf. 203 249)



Lorsque l'on réalise des opérations de filtrage passe-bas les détails ressortent alors que le contraste a tendance à s'atténuer.

 



>
Filtre « Origami pour strioscopie » (réf. 203 253)

Sur l’image de droite filtrée, on remarque que les contours des traits sont mis en évidence. Le contraste devient globalement le même à l'intérieur des traits (noir) et dans le fond (blanc).




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