Versuch 
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Variabler Drehspalt als Fourier-Filter

Info

rot: Lichtweg ohne Target; grün: Abbildung des Targets mit der Kamera.
rot: Lichtweg ohne Target; grün: Abbildung des Targets mit der Kamera.
Von links nach rechts: Weiße LED, Kollektor, Grünfilter, Feld-Iris, Feld-Linse, Apertur-Iris, Kondensor, Target, Objektiv, Maske, Strahlteiler, Tubuslinse, Kamera. Im rechtwinkligen Arm nach hinten: Projektionslinse und Schirm.
Von links nach rechts: Weiße LED, Kollektor, Grünfilter, Feld-Iris, Feld-Linse, Apertur-Iris, Kondensor, Target, Objektiv, Maske, Strahlteiler, Tubuslinse, Kamera. Im rechtwinkligen Arm nach hinten: Projektionslinse und Schirm.
Köhler’sche Beleuchtung des Targets mit Kollektor, Feld-Iris, Feld-Linse, Apertur-Iris und Kondensor (im Foto von unten nach oben).
Köhler’sche Beleuchtung des Targets mit Kollektor, Feld-Iris, Feld-Linse, Apertur-Iris und Kondensor (im Foto von unten nach oben).
Von links nach rechts: Kondensor, Target, Objektiv, Maske, Strahlteiler, Tubuslinse, Kamera. Im rechtwinkligen Arm nach oben: Projektionslinse und Schirm.
Von links nach rechts: Kondensor, Target, Objektiv, Maske, Strahlteiler, Tubuslinse, Kamera. Im rechtwinkligen Arm nach oben: Projektionslinse und Schirm.
Target im XY-Verschiebehalter
Target im XY-Verschiebehalter
Skizze des Targets mit den überlappenden Buchstaben A und B in Feld F12 und dem Fourier-Haus in Feld F10.
Skizze des Targets mit den überlappenden Buchstaben A und B in Feld F12 und dem Fourier-Haus in Feld F10.
Links: Abbildung des Targets. Rechts: Fourier-Muster eines Kreuzgitters auf dem seitlichen Schirm.
Links: Abbildung des Targets. Rechts: Fourier-Muster eines Kreuzgitters auf dem seitlichen Schirm.
Oben: Eine vertikale Filterung macht nur die horizontalen Linien im Bild sichtbar. Unten: Eine horizontale Filterung macht nur die vertikalen Linien im Bild sichtbar.
Oben: Eine vertikale Filterung macht nur die horizontalen Linien im Bild sichtbar. Unten: Eine horizontale Filterung macht nur die vertikalen Linien im Bild sichtbar.
Eine diagonale Filterung macht nur die Bereiche des Kreuzgitters im Bild sichtbar.
Eine diagonale Filterung macht nur die Bereiche des Kreuzgitters im Bild sichtbar.
O.l.: Kamerabild des Fourier-Hauses. O.r.: Abbildung des Fourier-Musters auf dem seitlichen Schirm. U.l.: Filterung mit einem breiten Spalt im 45° Winkel. U.r.: Manipuliertes Kamerabild des Fourier-Hauses.
O.l.: Kamerabild des Fourier-Hauses. O.r.: Abbildung des Fourier-Musters auf dem seitlichen Schirm. U.l.: Filterung mit einem breiten Spalt im 45° Winkel. U.r.: Manipuliertes Kamerabild des Fourier-Hauses.
Links: Horizontale und vertikale Filterung des Fourier-Musters. Rechts: Manipulierte Kamerabilder des Fourier-Hauses.
Links: Horizontale und vertikale Filterung des Fourier-Musters. Rechts: Manipulierte Kamerabilder des Fourier-Hauses.

Bei dem Aufbau handelt es sich um ein 4f-Mikroskop mit einem senkrechten Arm hinter der Objektivlinse. Dieser ermöglicht, außer dem Bild des Objekts gleichzeitig auch das Fourier-transformierte Muster, welches durch das Objekt (Target) erzeugt wird, zu beobachten. Mit einem Spalt oder einer anderen Maske kann man das Fourier-transformierte Muster filtern und dann sehen, wie sich die Manipulation auf das Bild auswirkt.
In diesem Versuch hat das Target horizontale und vertikale Linien, im Fall des Fourier-Hauses auch diagonale Linien. Außerdem überlagern sich beim Fourier-Haus in vertikaler Richtung zwei Muster mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Maxima. Im Beugungsmuster sind die eng beieinander liegenden Maxima der Hauswand zuzuordnen und die weiter auseinander liegenden Maxima dem Dach. Mit unterschiedlicher Spaltbreite sowie -orientierung lassen sich in der Abbildung des Fourier-Hauses verschiedene Aspekte ausblenden.

Vorbereitungsdauer: 1.0 Tage

Beschreibung

Hinweise zur Durchführung:
Bei den hier beschriebenen Versuchen handelt es sich um die Aufgaben 17 bis 19 auf den Seiten 84 ff. im Handbuch von Thorlabs.
Um die Sichtbarkeit des gefilterten Bildes zu verbessern, erhöht man in der Kamera-Software den „Gain“.

Hinweise zum Aufbau:
Der Aufbau des 4f-Mikroskops ist im Handbuch von Thorlabs ab Seite 35 beschrieben.
Die ThorCam Kamera Software Version 3.1.1 ist auf dem Surface Notebook installiert.