[發明專利]數字全息成像系統及全息影像的數值重建方法

有效

• 申請號: 201310057368.7
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN104007648B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 余業緯;孫慶成
• 申請（專利權）人: 中央大學
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04;G03H1/22
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙)31218
• 代理人: 翟羽

1.一種數字全息成像系統，用以拍攝目標物，并以全息影像資料儲存，其特征在于，所述系統包含：

訊號光，其由光源照射該目標物后而形成；

影像偵測器，用以記錄該訊號光的干涉條紋；以及

導光管，設置在該訊號光的光路上以及該目標物與該影像偵測器之間，其中該導光管具有反射面，部份之訊號光經由該導光管之反射面反射后進到該影像偵測器。

2.根據權利要求1所述的數字全息成像系統，其特征在于：該導光管之橫向切面為矩形。

3.根據權利要求1所述的數字全息成像系統，其特征在于：該導光管之側壁設置成傾斜。

4.根據權利要求3所述的數字全息成像系統，其特征在于：該導光管之側壁與中垂線的夾角介于-70°至+70°之間。

5.根據權利要求1所述的數字全息成像系統，其特征在于：該訊號光是與該光源發出的光線相互干涉而產生該干涉條紋。

6.根據權利要求1所述的數字全息成像系統，其特征在于：照射該目標物之光源是發散球面波。

7.根據權利要求1所述的數字全息成像系統，其特征在于：該訊號光與參考光相互干涉而產生該干涉條紋。

8.根據權利要求7所述的數字全息成像系統，其特征在于：所述數字全息成像系統更包含一分光鏡，該光源經過該分光鏡分成兩道光束，其中一道光束作為該參考光，另一道光束照射該目標物后形成該訊號光。

9.一種全息影像的數值重建方法，適用于拍攝的目標物與影像偵測器之間設置有導光管的光學架構，其特征在于，所述方法包含步驟：

利用影像偵測器擷取目標物的干涉影像；

將該干涉影像轉換為數據矩陣；

沿該數據矩陣的多個邊進行多次鏡射，以擴張成一新的數據矩陣；以及

對該新的數據矩陣進行數值重建，以獲得該目標物所在平面之場分布。

10.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：于利用該影像偵測器擷取該目標物的干涉影像的步驟中，包含：

對同一畫面進行若干次不同時間的曝光；以及

將所拍攝的若干張影像進行重組，以得出該目標物的干涉影像。

11.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：若該目標物與參考光之光源皆位于與該影像偵測器表面平行的同一個平面上，且該參考光為發散球面波，則對該新的數據矩陣使用快速傅立葉轉換進行計算，以獲得該目標物所在平面之場分布。

12.根據權利要求11所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：若該目標物與該參考光之光源相距一段距離，則將該新的數據矩陣乘上一個相位項再使用快速傅立葉轉換進行計算，以獲得該目標物所在平面之場分布。

13.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，使用角頻譜傳播之計算方式對該新的數據矩陣進行數值重建，以獲得該目標物所在平面之場分布。

14.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，將起始平面進行內插擴張以進行空間傳遞上的估算。

15.根據權利要求14所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，將起始平面進行內插擴張再切成等分大小以進行空間傳遞上的估算。

16.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，使用二段式菲涅耳轉換以進行空間傳遞上的估算。

17.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，使用雷利-索莫菲爾公式以進行空間傳遞上的估算。

18.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：若該導光管側壁與中垂線的夾角為θ，其不等于0度，則在對該數據矩陣的其中一個邊進行鏡射的步驟中，將該數據矩陣在空間中旋轉2θ角度。

19.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，使用雷利-索莫菲爾公式以進行空間傳遞上的估算。

20.根據權利要求9所述的全息影像的數值重建方法，其特征在于：在計算該目標物所在平面之場分布的過程中，使用在自由空間中彼此旋轉與位移平面間之光傳播之快速傅立葉轉換求解。