[發(fā)明專利]一種高質(zhì)量的弱相干光數(shù)字全息位相再現(xiàn)圖的獲取方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910040114.8
• 申請(qǐng)日: 2009-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN101576731A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘金鋼;秦怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): G03H1/22
• 分類號(hào): G03H1/22
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 何淑珍;廖繼海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字全息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高質(zhì)量的弱相干光數(shù)字全息位相再現(xiàn)圖的獲取方法。

背景技術(shù)

數(shù)字全息(Digital?Holography)，是普通全息術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子成像技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)字全息術(shù)和普通全息術(shù)的記錄過程基本相同，不同的是用CCD攝像機(jī)、CMOS攝像機(jī)等電子成像器件代替全息干版來記錄全息圖，并將記錄的全息圖存人計(jì)算機(jī)；數(shù)字全息術(shù)的再現(xiàn)過程和普通全息術(shù)完全不同，是用數(shù)字計(jì)算方法對(duì)存人計(jì)算機(jī)的全息圖進(jìn)行數(shù)字再現(xiàn)。和普通全息術(shù)比較，有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：(一)由于用電子成像器件代替全息干版來記錄全息圖，所需的曝光時(shí)間可以很短，沒有化學(xué)銀鹽干版的濕處理過程，可連續(xù)記錄運(yùn)動(dòng)物體的各個(gè)瞬間過程，實(shí)現(xiàn)視頻下的連續(xù)實(shí)時(shí)在線全息記錄；(二)通過數(shù)字再現(xiàn)，可以再現(xiàn)出物光波的復(fù)振幅，根據(jù)物光波復(fù)振幅中的位相信息可以定量顯示物體的三維分布，獲得物體的三維分布圖像是全息照相相對(duì)于普通照相的最大優(yōu)點(diǎn)，而定量的三維分布顯示，又是數(shù)字全息相對(duì)于普通全息的優(yōu)點(diǎn)，使傳統(tǒng)的全息術(shù)又煥發(fā)出新的應(yīng)用活力。

由于激光的高相干性，使得激光全息圖中不可避免地帶有激光散斑噪聲和記錄光路中光學(xué)元件所產(chǎn)生的寄生干涉噪聲，嚴(yán)重影響數(shù)字全息再現(xiàn)圖的質(zhì)量。為了抑制這些噪聲，弱相干光數(shù)字全息技術(shù)引起了人們的興趣，但由于弱相干光源的空間相干性差，一般只適用于同軸數(shù)字全息。為了消去孿生像和零級(jí)衍射，一般采用相移的方法來數(shù)字再現(xiàn)同軸數(shù)字全息圖。

在數(shù)字全息的許多應(yīng)用中，主要是利用再現(xiàn)的物光波位相，物光波位相的再現(xiàn)質(zhì)量直接影響到其應(yīng)用效果。影響數(shù)字全息位相再現(xiàn)質(zhì)量的因素有很多，如何評(píng)價(jià)其再現(xiàn)質(zhì)量是一個(gè)非常重要的問題。由于物光波的真實(shí)位相是不知道的，因此對(duì)數(shù)字全息再現(xiàn)獲得的位相圖進(jìn)行評(píng)價(jià)就非常困難，目前一般采用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行數(shù)字再現(xiàn)來進(jìn)行評(píng)價(jià)。但采用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行數(shù)字再現(xiàn)來進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法不是實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)方法。在實(shí)際應(yīng)用過程中，弱相干光源峰值波長(zhǎng)的漂移容易受環(huán)境溫度、電源電壓的影響，全息記錄裝置、相移器的不穩(wěn)定性等，都會(huì)對(duì)相移器的相移角產(chǎn)生影響，從而影響到全息圖的記錄和對(duì)被測(cè)物體的高質(zhì)量位相再現(xiàn)。采用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行數(shù)字再現(xiàn)來進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法在這種情況下將會(huì)失效。因此，對(duì)數(shù)字全息位相再現(xiàn)的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)就顯得非常必要，可以優(yōu)化和實(shí)時(shí)調(diào)整數(shù)字全息再現(xiàn)技術(shù)參數(shù)，獲得高質(zhì)量的數(shù)字全息位相再現(xiàn)圖，這對(duì)數(shù)字全息的應(yīng)用具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種高質(zhì)量的數(shù)字全息位相再現(xiàn)圖的獲取方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高質(zhì)量的弱相干光數(shù)字全息位相再現(xiàn)圖的獲取方法，數(shù)字全息的光源為弱相干光源，其特征在于包括以下步驟：

(1)用普通照相方式得到全息記錄面處的強(qiáng)度圖；

(2)進(jìn)行數(shù)字全息記錄和再現(xiàn)，得到全息記錄面處的強(qiáng)度再現(xiàn)圖和位相再現(xiàn)圖；

(3)對(duì)強(qiáng)度圖和強(qiáng)度再現(xiàn)圖進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)系數(shù)；

(4)多次通過相移器改變相移角，重復(fù)步驟(2)～(3)；得到一系列的強(qiáng)度再現(xiàn)圖、位相再現(xiàn)圖及對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)；

(5)最大的相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的位相再現(xiàn)圖即為高質(zhì)量的數(shù)字全息位相再現(xiàn)圖。

用普通照相方式得到的全息記錄面處的強(qiáng)度圖，即為：關(guān)閉數(shù)字全息記錄裝置中的參考光，只讓物光波進(jìn)入攝像機(jī)，用攝像機(jī)將全息記錄面處的物光波的強(qiáng)度用普通的照相方式記錄下來，傳輸至計(jì)算機(jī)并用圖像文件形式存儲(chǔ)下來。

進(jìn)行數(shù)字全息記錄和再現(xiàn)，得到全息記錄面處的強(qiáng)度再現(xiàn)圖和位相再現(xiàn)圖，即為：在保證物光波不變以及攝像機(jī)不動(dòng)的情況下，打開參考光用攝像機(jī)進(jìn)行數(shù)字全息記錄，將攝像機(jī)記錄到的數(shù)字全息圖傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將記錄到的數(shù)字全息圖進(jìn)行物光波數(shù)字再現(xiàn)，獲得全息記錄面處的強(qiáng)度再現(xiàn)圖和位相再現(xiàn)圖。

進(jìn)一步的，步驟(4)所述的相移器為壓電陶瓷相移器，通過改變壓電陶瓷相移器的驅(qū)動(dòng)電壓來改變相移角。

本發(fā)明的工作原理如下：