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1 - OPTIQUE DE FOURIER

2 - APPLICATIONS D’OPTIQUE ANALOGIQUE

3 - APPLICATIONS D’OPTIQUE DIGITALE

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

6 - SIGLES

Article de référence | Réf : E4151 v1

Vers l’optique de Fourier digitale - Du plan de Fourier à l’imagerie

Auteur(s) : Christophe LABBÉ, Benoît PLANCOULAINE

Relu et validé le 21 sept. 2022

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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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ABSTRACT

Towards digital Fourier optics - From the Fourier’s space to the imagery

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)

  • 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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KEYWORDS

phase contrast   |   interferometry   |   optical filtering   |   speckle   |   strioscopy   |   homogram   |   digital   |   character recognition

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e4151


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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).

  • (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).

  • (3) - ZERNIKE (F.) -   Phase contrast, a new method for the microscopic observation of transparent objects.  -  Physica, vol. 9, [7], p. 686-698 (1942).

  • (4) - CHENAUD (B.), VALVIN (P.) -   Granularité laser et interférences de speckles.  -  Bulletin de l’Union des Physiciens, 101 (899(1)), p. 1101-1121 (2007).

  • (5) - ABBOUD (M.), LEBRUN (G.) -   Le speckle pour mesurer, la maturité des fruits climactériques.  -  Photoniques, vol. 81, p. 32-36 (2016).

  • ...

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

2 Sites Internet

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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