Filtrage spatial
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Le filtrage spatial est une méthode, en optique, permettant de sélectionner la partie spatiale de la lumière qui nous intéresse. Contrairement au filtrage temporel, on ne s'intéresse pas aux fréquences temporelles (les couleurs), mais aux fréquences spatiales (la forme de l'image).
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[modifier] Principe
[modifier] Point de vue de l'optique géométrique
Selon l'optique géométrique, des rayons lumineux parallèles seront focalisés en un point à l'aide d'une lentille convergente, dans son plan focal image. Mais des rayons n'ayant pas la même direction ne convergeront pas au même point. Ainsi, il est possible d'éliminer des rayons en plaçant un filtre dans ce plan. Ces filtres peuvent être, par exemple, des fentes, des diaphragmes, des fils, des points, ...
[modifier] Point de vue de l'optique ondulatoire
L'optique ondulatoire nous indique, grâce à la diffraction de Fraunhofer, qu'un objet éclairé par une onde plane, formera sa transformée de Fourier dans le plan focal d'une lentille. Par analogie à la transformée de Fourier temporelle, donnant les fréquences temporelles (les couleurs), on peut définir les fréquences spatiales. Celles-ci seront ainsi accessibles dans ce plan focal appelé alors plan de Fourier. On peut alors éliminer certaines de ces fréquences, d'où l'appellation de filtrage spatial, par analogie au filtrage temporel, dans lequel on élimine des fréquences temporelles.
[modifier] Exemples
[modifier] Épuration d'un laser
Un laser dont le faisceau est agrandi à l'aide d'une lentille convergente présente toujours des irrégularités dues aux poussières et aux déformations des appareils. Tout cela implique que la lumière n'est pas parfaitement focalisée en un point par la lentille. Il y a un halo de lumière tout autour de ce point. En utilisant un trou de très petite taille (quelques dizaines de micromètres), il est possible de cacher ce halo. Le résultat est une répartition homogène (ou plutôt gaussienne) de la lumière : Le laser est épuré.
Ce filtrage ne laisse passer que les rayons près du centre, c'est-à-dire les fréquences spatiales faibles : c'est un filtre passe-bas.
[modifier] Expérience d'Abbe
L'expérience d'Abbe permet d'étudier simplement le filtrage spatial en prenant pour objet une grille.
[modifier] Strioscopie
La strioscopie consiste à retirer les rayons près du centre (les faibles fréquences spatiales) afin de mieux voir les rayons déviés par l'objet. Par exemple, il est possible de visualiser les fluctuations d'un fluide.
