[發(fā)明專利]一種靜態(tài)光學(xué)掃描傾斜全息系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110022851.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN112731784A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞萍;姚勇偉;許蔚;張竟原;王斌;范厚鑫;陳會(huì)心
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G03H1/04
• 分類號(hào): G03H1/04;G03H1/02;G03H1/12
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發(fā)明公開了一種靜態(tài)光學(xué)掃描傾斜全息系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，屬于光學(xué)數(shù)字全息成像技術(shù)領(lǐng)域，包括激光器，小孔，第一透鏡，第一偏振片，分束鏡，空間光調(diào)制器，第二偏振片，偏振分束鏡，四分之一波片、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、物體，第二透鏡，光電探測(cè)器，計(jì)算機(jī)；本發(fā)明采用空間光調(diào)制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)OSH中的二維掃描裝置，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且消除了由于二維掃描裝置振動(dòng)所帶來的全息圖記錄過程中的噪聲，提高全息圖重建質(zhì)量；其中增加旋轉(zhuǎn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)較大的采樣間距來記錄離軸物體光信息，達(dá)到同等重構(gòu)全息圖質(zhì)量條件下減少采樣時(shí)間的效果；本發(fā)明整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理方便快捷，在光學(xué)全息顯微，三維物體識(shí)別，光學(xué)遙感、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)全息成像技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種靜態(tài)光學(xué)掃描傾斜全息系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

光學(xué)掃描全息(OSH)作為一種特殊的數(shù)字全息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)非相干實(shí)時(shí)記錄，通過對(duì)物體進(jìn)行一次二維光學(xué)掃描可獲取三維對(duì)象的全息信息。OSH可有效避免傳統(tǒng)全息術(shù)存在的孿生像、零級(jí)斑等問題，且具有實(shí)時(shí)性好、分辨率高等特點(diǎn)，在光學(xué)全息顯微，三維物體識(shí)別，光學(xué)遙感、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

但是，傳統(tǒng)OSH需要干涉儀，二維掃描裝置和移頻器先獲得隨時(shí)間變化的菲涅耳波帶片(FZP)，并以此掃描三維物體，這使光學(xué)設(shè)置變得復(fù)雜，且二維掃描裝置在掃描過程中由于機(jī)械振動(dòng)的影響會(huì)增加全息圖記錄的噪聲。此外，隨著要記錄的像素點(diǎn)越多，掃描時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)。

文獻(xiàn)“Coaxial scanning holography”提出了一種同軸掃描全息系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過幾何相位透鏡在不分離光路的情況下產(chǎn)生掃描光束圖案，但由于保留了二維掃描裝置，導(dǎo)致全息圖記錄過程中不可避免地產(chǎn)生一些噪聲，影響物體重建的成像質(zhì)量。

文獻(xiàn)“一種無機(jī)械運(yùn)動(dòng)掃描的光學(xué)掃描全息技術(shù)”提出一種改進(jìn)的光學(xué)掃描全息裝置，此裝置仍沿用傳統(tǒng)OSH的馬赫一曾德爾干涉儀作為基本架構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且記錄的像素點(diǎn)增多，掃描時(shí)間就會(huì)增長(zhǎng)。

文獻(xiàn)“Motionless optical scanning holography”提出一種改進(jìn)的光學(xué)掃描全息系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用空間光調(diào)制器的偏振靈敏度，解決了傳統(tǒng)OSH的裝置復(fù)雜性問題，但仍避免不了同等條件下隨著記錄像素點(diǎn)的增多，掃描時(shí)間就會(huì)增長(zhǎng)的問題。

文獻(xiàn)“Optical Scanning Tilt Holography”提出一種光掃描全息術(shù)的新方案，該方案可以通過使用較大的采樣間距來記錄離軸物體光，解決了同等條件下隨著記錄像素點(diǎn)的增多，掃描時(shí)間就會(huì)增長(zhǎng)的問題。由于此方案中的裝置仍沿用傳統(tǒng)OSH的馬赫—曾德爾干涉儀作為基本架構(gòu)，且保留了二維掃描裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此會(huì)增加全息圖記錄的噪聲，影響重建像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種靜態(tài)光學(xué)掃描傾斜全息實(shí)現(xiàn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種靜態(tài)光學(xué)掃描傾斜全息系統(tǒng)，包括：激光器1，小孔2，第一透鏡3，第一偏振片4，分束鏡5，空間光調(diào)制器6，第二偏振片7，偏振分束鏡8，四分之一波片9、旋轉(zhuǎn)臺(tái)10、物體11，第二透鏡12，光電探測(cè)器13，計(jì)算機(jī)14。

其中，激光器1出射光光軸方向與小孔2中心保持一致，小孔2置于第一透鏡3和激光器1之間，且小孔2與第一透鏡3之間的距離為第一透鏡3的焦距長(zhǎng)。第一偏振片4和分束鏡5位于第一透鏡3的兩側(cè)，空間光調(diào)制器6垂直置于分束鏡5透射光的方向；第二偏振片7位于分束鏡5和偏振分束鏡8之間，四分之一波片9置于偏振分束鏡8和旋轉(zhuǎn)臺(tái)10之間，物體11置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)10上，第二透鏡12位于偏振分束鏡8和電探測(cè)器13的兩側(cè)，光電探測(cè)器13與計(jì)算機(jī)14相連接。

本發(fā)明所述的一種靜態(tài)光學(xué)掃描傾斜全息實(shí)現(xiàn)方法，具體包括以下步驟：