[發(fā)明專利]載頻復(fù)用彩色數(shù)字全息成像裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710589230.X
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107290946B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單明廣;劉磊;鐘志;劉彬;張雅彬;王紅茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G03H1/04
• 分類號(hào): G03H1/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種載頻復(fù)用彩色數(shù)字全息成像裝置，包括：第一光源至第三光源(1、2、3)，其特征是：該裝置還設(shè)有第一合色棱鏡(4)、第一非偏振分光棱鏡(5)、第一準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(6)、第一反射鏡(7)、待測(cè)物體(8)、第二反射鏡(9)、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(10)、第二非偏振分光棱鏡(11)、第二合色棱鏡(12)、第一平面反射鏡至第三平面反射鏡(13、14、15)、第三非偏振分光棱鏡(16)、圖像傳感器(17)和計(jì)算機(jī)(18)，其中第一光源至第三光源(1、2、3)發(fā)出的激光分別為紅光、綠光和藍(lán)光，波長(zhǎng)分別為λ_a、λ_b和λ_c，第一光源至第三光源(1、2、3)分別發(fā)射的光束經(jīng)過(guò)第一合色棱鏡(4)匯合成一束光，經(jīng)第一非偏振分光棱鏡(5)后分成兩束；一束依次經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(6)和第一反射鏡(7)照射在待測(cè)物體(8)上，經(jīng)待測(cè)物體(8)反射后射向第三非偏振分光棱鏡(16)；另一束依次經(jīng)過(guò)第二反射鏡(9)、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(10)、第二非偏振分光棱鏡(11)和第二合色棱鏡(12)后分成三基色光束，分別照射在第一平面反射鏡至第三平面反射鏡(13、14、15)上并被反射，再次經(jīng)過(guò)第二合色棱鏡(12)后合成一束射向第二非偏振分光棱鏡(11)，經(jīng)其反射后射向第三非偏振分光棱鏡(16)；匯合于第三非偏振分光棱鏡(16)的光束被圖像傳感器(17)光接收面接收，圖像傳感器(17)的圖像信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)(18)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載頻復(fù)用彩色數(shù)字全息成像裝置，其特征在于：所述的第一平面反射鏡至第三平面反射鏡(13、14、15)分別位于第二合色棱鏡(12)的出光軸上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種載頻復(fù)用彩色數(shù)字全息成像裝置，其特征在于：第一平面反射鏡(13)調(diào)整物光在水平方向與光軸成θ_a角，第二平面反射鏡(14)調(diào)整物光在垂直方向與光軸成θ_b角，第三平面反射鏡(15)調(diào)整物光在垂直方向與光軸成θ_c角；或第一平面反射鏡(13)調(diào)整物光在垂直方向與光軸成θ_a角，第二平面反射鏡(14)調(diào)整物光在水平方向與光軸成θ_b角，第三平面反射鏡(15)調(diào)整物光在水平方向與光軸成θ_c角。

4.一種基于權(quán)利 要求3所述的載頻復(fù)用彩色數(shù)字全息成像裝置的成像方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)調(diào)整整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，打開(kāi)第一光源至第三光源(1、2、3)，射出波長(zhǎng)分別為λ_a、λ_b和λ_c的激光，分別經(jīng)過(guò)第一合色棱鏡(4)匯合成一束光，經(jīng)第一非偏振分光棱鏡(5)后分成兩束；一束作為物光，依次經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(6)和第一反射鏡(7)照射在待測(cè)物體(8)上，經(jīng)待測(cè)物體(8)反射后射向第三非偏振分光棱鏡(16)；另一束作為參考光，依次經(jīng)過(guò)第二反射鏡(9)、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(10)、第二非偏振分光棱鏡(11)和第二合色棱鏡(12)后分成三基色光束，分別照射在第一平面反射鏡至第三平面反射鏡(13、14、15)上并被反射，再次經(jīng)過(guò)第二合色棱鏡(12)后合成一束射向第二非偏振分光棱鏡(11)，經(jīng)其反射后射向第三非偏振分光棱鏡(16)；匯合于第三非偏振分光棱鏡(16)的物光和參考光，在圖像傳感器光接收面產(chǎn)生干涉，調(diào)整第一平面反射鏡至第三平面反射鏡(13、14、15)形成三載頻復(fù)用的全息圖I(x,y)，并用圖像傳感器(17)采集全息圖上傳到計(jì)算機(jī)(18)中；

(2)計(jì)算待測(cè)物體(8)的復(fù)振幅c_i(x,y)：

c_i(x,y)＝IFT{C[FT[I(x,y)]×F_i]}

其中，F(xiàn)_i表示濾波器，分別選擇λ_a、λ_b和λ_c入射光對(duì)應(yīng)的實(shí)像頻譜，i＝a、b、c；FT表示傅里葉變換，IFT表示逆傅里葉變換，C表示頻譜置中操作；

(3)計(jì)算各個(gè)波長(zhǎng)聚焦后的復(fù)振幅：

C_i(X,Y)＝AS(c_i(x,y),d)

其中，AS()表示角譜衍射變換，d表示的是準(zhǔn)焦距離；

(4)計(jì)算各個(gè)波長(zhǎng)聚焦后的振幅和相位:

A_i(X,Y)＝abs(C_i(X,Y))；P_i(X,Y)＝angle(C_i(X,Y))；

其中，abs()表示取振幅操作，angle()表示取相位操作；

(5)將所得的各個(gè)波長(zhǎng)聚焦后的振幅和相位合成彩色的振幅和相位圖：

A(X,Y,1)＝A_a(X,Y)；A(X,Y,2)＝A_b(X,Y)；A(X,Y,3)＝A_c(X,Y)；

P(X,Y,1)＝P_a(X,Y)；P(X,Y,2)＝P_b(X,Y)；P(X,Y,3)＝P_c(X,Y)。