[發明專利]數字同軸顯微全息裝置及記錄距離與再現距離標定方法

有效

• 申請號: 201810507400.X
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108871198B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李保生;余浩楠;陳林林
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;H04N5/225
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明屬于光學成像領域，具體地講涉及數字同軸顯微全息裝置，所述裝置包括沿著光照方向依次順序布置的激光光源、準直鏡、擴束鏡、分辨率板、顯微物鏡和CCD相機；所述CCD相機連接計算機；所述準直鏡、擴束鏡、分辨率板、顯微物鏡和CCD相機均設置在平移臺上，且準直鏡、擴束鏡、分辨率板、顯微物鏡和CCD相機的中心點均處于一條直線上。相應地，本發明還提供了采用所述數字同軸顯微全息裝置的記錄距離與再現距離標定方法。本發明的裝置結構比較簡單，具有成像效果好、控制精度高的優點。

技術領域

本發明屬于光學距離標定領域，具體地講涉及數字同軸顯微全息裝置及記錄距離與再現距離標定方法。

背景技術

數字同軸顯微全息裝置是將全息技術與光學顯微技術相結合而成的一種裝置，顯微全息與傳統的數字全息的記錄與再現過程及原理大致一樣，關鍵點在于在全息光路中加入了顯微物鏡，從而根據物鏡放大倍率提升了裝置的分辨力，能夠實現對超過CCD最大分辨力的微小物體的全息再現。但是顯微物鏡的引入會導致CCD實際接收的是粒子經放大的實像通過一定距離后的衍射信息，造成再現距離的計算與未加顯微物鏡時存在區別，因此需要提出記錄距離和再現距離標定方法，確定數字同軸顯微裝置下記錄距離與再現距離之間的數學關系。

發明內容

根據現有技術中存在的問題，本發明的目的之一是提供了數字同軸顯微全息裝置，本裝置結構比較簡單，具有成像效果好、控制精度高的優點。

本發明采用以下技術方案：

數字同軸顯微全息裝置，包括沿著光照方向依次順序布置的激光光源、準直鏡、擴束鏡、分辨率板、顯微物鏡和CCD相機；所述CCD相機連接計算機。

優選的，所述準直鏡、擴束鏡、分辨率板、顯微物鏡和CCD相機均設置在平移臺上，且準直鏡、擴束鏡、分辨率板、顯微物鏡和CCD相機的中心點均處于一條直線上。

進一步優選的，所述激光光源采用長春鐳仕光電科技有限公司的445nm多模光纖耦合激光器，準直鏡采用上海聞弈光電科技有限公司的光纖準直鏡，顯微物鏡采用MORITEX公司的定倍物方遠心放大鏡頭，CCD相機采用FILR公司的大靶面工業黑白相機，平移臺采用大恒新紀元科技股份有限公司的GCM-127精密平移臺。

相應地，本發明還提供了采用所述數字同軸顯微全息裝置的記錄距離與再現距離標定方法,包括如下步驟：

S1，沿著光照方向，將分辨率板由靠近顯微物鏡處向著遠離顯微物鏡的方向移動，在這個過程中，由CCD相機記錄的全息圖像并在計算機上的顯示圖像有一個從逐漸聚焦到逐漸離焦的過程，計算顯示圖像的平均梯度其中平均梯度為最大值grad1_max時對應的分辨率板在平移臺的刻度H即為再現距離零點，此時分辨率板在計算機上的顯示圖像最為清晰；

S2，將分辨率板移動到平移臺的刻度H處的位置處，沿著光照方向，將分辨率板由向著遠離顯微物鏡的方向或者靠近顯微物鏡的方向移動設定距離D，D即為記錄距離，并由CCD相機記錄全息圖像P；

S3，在計算機端設定再現距離范圍(D-a,D+b)，其中a0，b0，以步長a+b/N1計算全息圖像P在不同再現距離下的再現圖像的平均梯度N1為不小于2的整數，在再現距離范圍內共有N1張再現圖像，其中再現圖像的平均梯度為最大值grad2_max時對應的再現距離為D1；

S4，根據步驟S3中的再現距離D1，在計算機端重新設定再現距離范圍(D1-c,D1+d)，其中c0，d0，且ca，db，以步長c+d/N2計算所述全息圖像P在不同再現距離下的再現圖像的平均梯度N2為不小于2的整數，在再現距離范圍內共有N2張再現圖像，其中再現圖像的平均梯度為最大值grad3_max時對應的再現距離為D2；以此重復n次，得到再現距離Dn，并記錄數據(D,Dn)；