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RÉSUMÉ
Dans cet article, l’optique de Fourier est consacrée à l'étude de deux familles d'exemples : la première autour d'applications analogiques telles que le filtrage, le contraste de phase ou l'interférométrie de speckle et la seconde autour d'applications digitales pour des dispositifs plus sophistiqués exploitant des calculateurs, telles que la microscopie à contraste interférentiel différentiel à orientation indépendante et l'holographie numérique.
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In this paper, the Fourier's optics is devoted to the study of two example types: the first one around the analog applications such as filtering, phase contrast or speckle interferometry and the second type around the digital applications such as the orientation-independent differential interference contrast microscopy and the digital holography.
Auteur(s)
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Christophe LABBÉ : Maître de conférences à l’Université de Caen Normandie Univ., UNICAEN, IUT de Caen, Département Mesures Physiques, Caen, France Normandie Univ., ENSICAEN, UNICAEN, CEA, CNRS, CIMAP Caen, France
-
Benoît PLANCOULAINE : Maître de conférences à l’Université de Caen Normandie Univ., UNICAEN, IUT de Caen, Département Mesures Physiques, Caen, France Normandie Univ., UNICAEN, INSERM, ANTICIPE, Caen, France Faculty of Medecine, Vilnius University, Vilnius, Lituanie
INTRODUCTION
L’article « Vers l’optique de Fourier digitale – De la diffraction au plan de Fourier... » [E 4 150] pose le contexte de l'optique de Fourier sur la base de laquelle a été étudiée plusieurs dispositifs d'interférences par des ouvertures.
Après un bref rappel des notions de base de l’optique de Fourier, ce présent article regroupe sous forme du mode d’écriture et de lecture des applications potentielles de l’optique de Fourier afin de mieux les identifier. Il aborde notamment la notion de composantes fréquentielles (des basses aux hautes fréquences) dans le plan de Fourier et les notions de filtrage de ces fréquences spatiales.
Les applications d’optique de Fourier analogiques, en exposition dite unique sont ensuite naturellement décrites avec les différents filtrages classiques existants, tels que le filtrage en amplitude passe-bas, passe-bande, passe-haut, et le filtrage de phase comme le contraste de phase. Puis, quelques applications interférométriques en expositions dites multiples sont abordées, telles que la mesure d’écartement d’étoile double par speckle et l’holographie de Fourier analogique pour faire le lien avec l’holographie de Fresnel.
En suivant la même logique, l’optique de Fourier digitale est introduite en exposition unique pour le microscope à contraste de phase différentiel à orientation indépendante. L’holographie digitale est ensuite présentée à travers l’optique de Fresnel pour les applications en expositions multiples, telles que la conception d’hologrammes numériques, la restitution d’objets virtuels en trois dimensions, ou l’interférométrie améliorées par les moyens de calcul actuels. Cette ouverture au monde numérique de l’optique est très certainement un enjeu majeur.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.
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MOTS-CLÉS
contraste de phase interférométrie filtrage optique speckle strioscopie hologramme digitale reconnaissance de caractères
KEYWORDS
phase contrast | interferometry | optical filtering | speckle | strioscopy | homogram | digital | character recognition
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Applications d’optique analogique1. Optique de Fourier
1.1 Mode écriture du plan de Fourier
1.1.1 Réalisation expérimentale du mode écriture
L’article [E 4 150] est consacré à une description théorique et pratique de l’optique de Fourier, tout en évoquant l’optique de Fourier analogique et digitale. Cette description permet la réalisation technique du plan de Fourier et l’illustration du passage du domaine spatial M (x, y ) au domaine fréquentiel P (u, v ) à l’aide d’une transformée de Fourier réalisée par une lentille (figure 1).
En effet, un objet est caractérisé par sa transmittance t M , définissant la capacité à laisser passer la lumière et qui rappelle, dans notre exemple, un certain personnage. L’amplitude de la lumière à la sortie du plan objet s’exprime alors par ψM = ψ0 · t M , où ψ0 est l’amplitude de la source. Lors de l’éclairage de cet objet dans le plan focal objet de la lentille, une image peut être recueillie dans le plan de Fourier (plan focal image), qui se décrit à l’aide des composantes fréquentielles (u, v ). L’amplitude dans le plan de Fourier s’exprime sous la forme :
1.1.2 Composantes fréquentielles du plan de Fourier
Les composantes fréquentielles dans le plan...
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Optique de Fourier
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RASBAND (W.S.), ELICEIRI (K.W.), SCHNEIDER (C.A.) - NIH Image to ImageJ : 25 years of image analysis. - Nature Methods, 9, p. 671-675 (2012).
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(2) - FRUCHART (M.), LIDON (P.), THIBIERGE (E.), CHAMPION (M.), LE DIFFON (A.) - Physique expérimentale. - Optique, mécanique des fluides, ondes et thermodynamique, éditeur De Boeck (2016).
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(3) - ZERNIKE (F.) - Phase contrast, a new method for the microscopic observation of transparent objects. - Physica, vol. 9, [7], p. 686-698 (1942).
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(4) - CHENAUD (B.), VALVIN (P.) - Granularité laser et interférences de speckles. - Bulletin de l’Union des Physiciens, 101 (899(1)), p. 1101-1121 (2007).
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(5) - ABBOUD (M.), LEBRUN (G.) - Le speckle pour mesurer, la maturité des fruits climactériques. - Photoniques, vol. 81, p. 32-36 (2016).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1 Outils logiciels (liste non exhaustive)
Logiciel de traitement d’images « Imagej » https://imagej.nih.gov/ij/
Un pluging « Numerical wave propagation » d’Imagej permet la simulation de la transformation en champ très proche et proche. L’article [E 4 150] est consacré à ce plugin.
HAUT DE PAGE
Étoiles doubles, Interférométrie de speckle, Observatoire de Paris : http://ufe.obspm.fr/Master/Master-Premiere-annee/Organisation-des- enseignements/Option-IMA/Tps-IMA.html
Holographie analogique et numérique à trois longueurs d’onde, ONERA : http://www.onera.fr/fr/daap/holographie
Constrast de phase, Bitesize Bio : http://bitesizebio.com/19346/catching-waves-what-a-microscopist-ought-to-know-about-phase-contrast
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