Аподизация - Apodization

Эйри диск

Аподизация - это метод оптической фильтрации. Дословный перевод с греческого - «удаление ноги». Это технический термин, обозначающий изменение формы математической функции , электрического сигнала, оптической передачи или механической структуры. В оптике он в основном используется для удаления дисков Эйри, вызванных дифракцией вокруг пика интенсивности, что улучшает фокусировку.

Аподизация в электронике

Дополнительная информация: функция окна

Аподизация в обработке сигналов

Термин аподизация часто используется в публикациях по обработке сигналов в инфракрасном диапазоне с преобразованием Фурье (FTIR) . Примером аподизации является использование окна Ханна в анализаторе быстрого преобразования Фурье для сглаживания разрывов в начале и конце дискретизированной временной записи.

Аподизация в цифровом аудио

Аподизирующий фильтр может использоваться в цифровой обработке звука вместо более распространенных фильтров кирпичной стены, чтобы избежать предварительного звонка, который вносит последний.

Аподизация в масс-спектрометрии

Во время колебаний в орбитальной ловушке переходный сигнал ионов может быть нестабильным до тех пор, пока ионы не перейдут в свои колебания. В конце концов, тонкие столкновения ионов привели к заметной дефазировке. Это представляет проблему для преобразования Фурье, поскольку оно усредняет колебательный сигнал по длине измерения во временной области. Программное обеспечение позволяет «аподизацию», удаление передней и задней части переходного сигнала из рассмотрения при расчете FT. Таким образом, аподизация улучшает разрешение результирующего масс-спектра. Другой способ улучшить качество переходного процесса - дождаться сбора данных до тех пор, пока ионы не перейдут в устойчивое колебательное движение в ловушке.

Аподизация в оптике

На жаргоне оптического дизайна функция аподизации используется для преднамеренного изменения профиля входной интенсивности оптической системы и может быть сложной функцией для адаптации системы к определенным свойствам. Обычно это относится к неравномерному профилю освещения или пропускания, который приближается к нулю по краям.

Аподизация в визуализации

Поскольку боковые лепестки диска Эйри несут ответственность за ухудшение изображения, используются методы их подавления. В случае, если луч изображения имеет гауссово распределение, когда коэффициент усечения (отношение диаметра гауссова луча к диаметру усекающей апертуры) установлен на 1, боковые лепестки становятся незначительными, и профиль луча становится чисто гауссовым.

В медицинской ультрасонографии эффект лепестков решетки может быть уменьшен путем активации элементов ультразвукового преобразователя с использованием переменных напряжений в процессе аподизации.

Аподизация в фотографии

Большинство объективов камер содержат диафрагмы, которые уменьшают количество света, попадающего в камеру. Это не совсем пример аподизации, поскольку диафрагма не обеспечивает плавный переход к нулевой интенсивности и не обеспечивает формирование профиля интенсивности (помимо очевидного «все или ничего», «цилиндрической» передачи ее апертуры) .

В некоторых объективах используются другие методы для уменьшения количества пропускаемого света. Например, объектив Minolta / Sony STF 135mm f / 2.8 T4.5 имеет особую конструкцию, представленную в 1999 году, в которой это достигается за счет использования вогнутого нейтрально-серого цвета. тонированная линза в качестве фильтра аподизации, создавая приятное боке . Же оптический эффект может быть достигнут сочетанием глубины резкости брекета с мульти экспозицией , как это реализовано в 7 Minolta Maxxum «с функцией СТПА . В 2014 году Fujifilm анонсировала объектив, использующий аналогичный фильтр аподизации в объективе Fujinon XF 56mm F1.2 R APD . В 2017 году, Sony представила E-крепление полного кадра объектив Sony FE 100 мм F2.8 СТП GM OSS ( SEL-100F28GM ) , основанный на том же оптическом Smooth Транс Фокус принципе.

Моделирование входного профиля гауссова лазерного луча также является примером аподизации.

Фотонные сита обеспечивают относительно простой способ достижения индивидуальной оптической аподизации.

Аподизация в астрономии

Аподизация используется в оптике телескопов для улучшения динамического диапазона изображения. Например, с помощью этого метода можно сделать видимыми звезды с низкой интенсивностью в непосредственной близости от очень ярких звезд, и даже изображения планет можно получить, если они не видны из-за яркой атмосферы звезды, вокруг которой они вращаются. Обычно аподизация снижает разрешение оптического изображения; однако, поскольку он уменьшает краевые эффекты дифракции, он может фактически улучшить некоторые мелкие детали. Фактически понятие разрешения, как оно обычно определяется критерием Рэлея , в этом случае частично не имеет значения. Необходимо понимать, что изображение, формируемое в фокальной плоскости линзы (или зеркала), моделируется с помощью формализма дифракции Френеля . Классическая дифракционная картина, диск Эйри , соединяется с круглым зрачком без каких-либо препятствий и с равномерным пропусканием. Любое изменение формы зрачка (например, квадрат вместо круга) или его пропускания приводит к изменению соответствующей дифракционной картины.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Саварин, Джон П .; Тоби, Тимоти К .; Келлехер, Нил Л. (сентябрь 2016 г.). «Руководство исследователя по протеомике на основе масс-спектрометрии» . Протеомика . 16 (18): 2435–2443. DOI : 10.1002 / pmic.201600113 . PMC  5198776 . PMID  27553853 .
  2. ^ Справочник по оптическому и лазерному сканированию . Маршалл, Джеральд Ф., Стутц, Гленн Э. (2-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. 2012. ISBN 9781439808795. OCLC  756724023 .CS1 maint: другие ( ссылка )
  3. ^ Нг, Александр; Свейнвелдер, Джустиан (октябрь 2011 г.). «Разрешение в ультразвуковой визуализации» . Повышение квалификации в области анестезии, интенсивной терапии и боли . 11 (5): 186–192. DOI : 10.1093 / bjaceaccp / mkr030 .
  4. ^ " " Bokeh-Gigant ": Fujinon XF 1,2 / 56 мм R APD (актуальный)" . 2001-11-30.
  5. ^ "Neu von Sony: E-Mount-Objektive 100 мм F2.8 STF GM, FE 85 мм F1.8; Blitz HVL-F45RM" . Photoscala (на немецком языке). 2017-02-07. Архивировано 11 февраля 2017 года . Проверено 10 февраля 2017 .
  6. ^ Хьюитт, Жаклин (2007-06-01). «Фотонные сита приносят пользу космическим телескопам» . Optics.org . Проверено 5 июня 2007 .
  7. Перейти ↑ E. Hecht (1987). Оптика (2-е изд.). Эддисон Уэсли. ISBN 978-0-201-11609-0. Раздел 11.3.3.
  8. ^ ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОЧЕНЬ БОЛЬШОГО ТЕЛЕСКОПА НАКО АПОДИЗАЦИЯ ФАЗОВОЙ ПЛАСТИНЫ: 4 мкм ИЗОБРАЖЕНИЯ ЭКЗОПЛАНЕТЫ β PICTORIS b * The Astrophysical Journal (Letter)
  9. ^ Планета охотников больше не ослеплены светом. spacefellowship.com Примечание: эта статья включает несколько изображений такой фазовой пластины.