[發明專利]基于二維周期光柵和點衍射的四視場數字全息檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201710589244.1
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107356194B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 鐘志;劉磊;單明廣;劉彬;張雅彬;王紅茹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B9/021
• 分類號: G01B9/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于數字全息檢測領域，特別涉及一種基于二維周期光柵和點衍射的四視場數字全息檢測裝置與方法。本技術采用雙波長進行照射，利用二維周期光柵的分光和載頻的作用實現視場的平移和頻域的分離；通過偏振片組避免四束物光間的相互干涉，從而避免了頻譜的串擾。本發明方法簡單、處理方便，可充分利用圖像傳感器的空間分辨率和空間帶寬積，提高了圖像傳感器的視場利用率，并通過簡單的計算便可使得檢測窗口大小和光柵周期互相匹配，避免了復雜的光路準直過程，具有光路簡單，抗干擾能力強的優勢。

技術領域

本發明屬于數字全息檢測領域，特別涉及一種基于二維周期光柵和點衍射的四視場數字全息檢測裝置與方法。

背景技術

數字全息術在全息術基礎上，采用諸如CCD或CMOS作為圖像采集器代替全息記錄材料(全息干板等)記錄數字全息圖，并將數字全息圖保存于計算機中，通過數值模擬光的衍射傳播過程，實現數字全息圖的重構成像。數字全息術作為一種新型三維數字成像技術，其記錄和重構成像過程皆涉及數字化過程。其中離軸全息利用具有一定夾角的物光和參考光發生干涉，可從形成的單幅載頻干涉圖獲得待測物體的位相信息，適用于運動物體或動態過程的實時測量。

在文獻“Doubling the field of view in off-axis low-coherenceinterferometric imaging”中Natan T.Shaked提出了基于角反射鏡的雙視場數字全息。利用兩塊角反射鏡可以在兩束物光中引入不同方向的載波，從而可以在一幅全息圖中恢復出兩幅相位圖。角反射鏡的視場翻轉作用同時幫助系統實現了雙視場，提高了CCD的視場利用率。但是此種方法需要對一束參考光和兩束物光分別進行調制，成本高且光路準直難度大。

2013年，Yongli Wu在文獻“Single-exposure approach for expanding thesampled area of a dynamic process by digital holography with combinedmultiplexing”提出了雙波長四視場數字全息。該結構進一步提高了CCD的視場利用率。但是此結構屬于分光路結構，抗干擾能力差，且需要對兩束入射光所分成的四束物光分別進行調制，導致光路復雜。

在2014年Yujie Lu在文獻“Multiplexed off-axis holography usingatransmission diffraction grating”提出了基于一維周期光柵的四視場數字全息，但此結構是分光路結構，抗干擾能力較差；為了分離得到四個視場信息，需要在通過一維周期光柵的一個方向上引入大小不同的載波，從而導致該系統頻譜串擾較大，CCD的視場利用率很低。

可以發現，目前的多視場數字全息檢測領域中，普遍存在著光路復雜、抗干擾能力差、CCD視場利用率低等缺點。

發明內容

本發明目的是針對上述現有技術的不足之處，將離焦光柵分光技術和頻域復用技術相結合，提供了一種基于二維周期光柵和點衍射的四視場數字全息檢測裝置，本發明的目的還在于提供一種基于二維周期光柵和點衍射的四視場數字全息檢測方法。