“空间滤波器”会给空间频率带来怎么的变化？

空间滤波被广泛应用在光学信息处理技术中，光学信息处理，是指用光学方法实现对输入信息实施某种运算或变换，以达到对感兴趣的信息进行提取、编码、存储、增强、识别和恢复。空间滤波器就是使影像中包含的特定空间频率成分加强、减弱或改变相位的器件。

空间滤波的基本原理：

根据阿贝成像理论，在相干光照明下，显微镜的成像可分为两个步骤：

第一步是通过物的夫琅和费衍射在物镜的后焦面上形成一个衍射图（初级像）；

第二步则为物镜后焦面上的衍射图复合为次级像，这个可以通过目镜观察到。在此基础上，阿贝- 波特（Abbe-Porter）实验（见图1）进一步证明：如果在物镜的焦平面（频谱面）上，放置不同的光线过滤装置（即滤波器），在像面上可以观察到不同的像。

 图1. 阿贝-波特实验装置

滤波器的分类

滤波器通常分为：振幅滤波器、位相滤波器等。位相滤波器只改变傅立叶频谱的位相分布，不改变它的振幅分布，一般无法通过直接成像进行观察和测量，

需要通过特别的手段和装置（泽尼克相衬滤波器）才可以实现，我们不在此讨论。振幅滤波器：只改变傅立叶频谱的振幅分布，不改变它的相位分布。根据不同的滤波频段，又分为低通、高通和带通三类，参见图2。

图2. 振幅滤波器的分类

● 低通滤波器主要用于消除图像中的高频噪声

● 高通滤波器主要用于滤除频谱中的低频部分（增强模糊图像的边缘），以提高对图像的识别能力

● 带通滤波器主要用于选择某些频谱分量通过，阻挡另一些分量最简单的滤波器就是一些特殊形状的光阑。它使频谱面上一个或一部分频率分量通过，而挡住了其它频率分量，从而改变了像面上图像的频率成分。激光用空间滤波器，常用针孔滤波器实现，采用滤波器后，能改进光束质量，提高光束的可聚焦性能。参见图3

图3. 激光空间滤波示意图

卓立为您提供四种空间滤波产品：APAS80-1T/APAS80-1A可调式狭缝、APID系列可调光阑、针孔光阑和APPH-GD针孔光阑座、APSF13-1AT空间滤波器、ABC-15/35光线收集器。

APAS80-1T/APAS80-1A可调式狭缝

APAS80-1T/APAS80-1A 属于低通滤波器，主要用于消除图像中的高频噪声。开启范围大，APAS80-1T 调整机构为M6×0.25 的细牙螺纹副，APAS80-1A 则采用分厘卡，可定量调节。

APID系列可调光阑

说明： 可调光阑用做空间滤波最大的好处是可以连续调整中心开孔的 大小，更容易使频谱面上一个或一部分频率分量通过，而挡住了其它频率分量，从而改变了像面上图像的频率成分。 APID 系列可调光阑的结构类似于照相机镜头后方的光阑，也是 由 多个弧形叶片组成（APID 不能完全关闭）。该系列可调光阑，结构设计精巧，我们通过良好的装配工艺，保证叶片之间阻尼适中，不会生涩，也不会松动。安装底座分为两种，一种是半月形 开口式结构，用两个锁紧手轮夹持可调光阑，结构简单，使用方便。另一种属于封闭式封装，外圈可有刻度，但由于弧形叶片结构调整时，变化量和调整量不是完全 线性关系，所以刻度为参考值。

针孔光阑和APPH-GD针孔光阑座

激 光经过显微物镜会聚后，直径往往达到微米级，远小于可调光阑的孔径，此时我们需要用更小的小孔来进行空间滤波。微米级的小孔无法做成连续可调式，所以我们 针孔光阑的尺寸是固定的。针孔光阑的外径为8mm，厚度0.1mm，小孔是用激光掩模技术加工而成，一致性较好。针孔光阑通常需要配合针孔光阑座，放在空 间滤波器（APSF13-1AT）或其它机构

APSF13-1AT空间滤波器

APSF13-1AT 是将安装显微物镜和针孔光阑的装置合成在一起的空间滤波装置，为了方便实现空间滤波，后端的显微物镜座，采用分厘卡驱动，可以定量调节。前端放置针孔光阑 的部位含针孔光阑座（APPH-GD），并将滤波部分机构设计成锥形，更有利于实现空间滤波。整体光阑座可以进行水平和竖直方向的精密调整，调整机构采用 M6×0.25 的细牙螺纹，压簧复位。

ABC-15/35光线收集器   

ABC（Accessory：Beam Collection），光线收集器，也称光线垃圾桶（BeamDump）用于收集无用的光线（主要是激光），内壁带防止多次反射的螺纹（或毛面），可以 从一定程度上防止空间杂散光，或收集多余的光线以免发生多次反射，比如：经过分束后的光线，可能有一束是用不到的，如果不对其进行遮挡，会影响试验甚至造 成人体损伤。

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