一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置

1.本发明涉及全息成像技术领域，尤其涉及一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置。

背景技术：

2.全息成像是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维信息的技术，其发明之初被设定为一种相干成像技术,通过物光和参考光干涉形成全息图，对全息图进行重建可以实现三维成像和物信息的获取。全息图记录过程要求物体上任意两点的光场具有空间互相干性，这一特性限制了全息术在非相干光领域的应用。
3.随着光电传感器件以及计算机技术的发展，数字全息术得到了快速的发展。传统光学全息技术采用卤化银乳胶或银盐干板等记录介质，数字全息技术采用电荷耦合器件(ccd)或互补金属氧化物半导体(cmos)作为记录介质，将记录的全息图进行数字化采样后传输给计算机，最后再在计算机上模拟光学衍射过程来获得物光场的强度和相位分布。
4.数字全息系统的成像分辨率主要取决于入射光的波长和成像系统的数值径，但是数字全息光电探测器的光敏面尺寸远远达不到银盐干板等记录介质的尺寸，从而极大地限制了数字全息成像系统的数值孔径，使系统的成像分辨率降低。光栅技术，它是在光路中加入光栅，然后利用光栅将原本落在ccd之外的包含物体高频细节信息收集起来，利用融合算法将再现的不同衍射级合成来提高成像系统分辨率。但是，目前采用光栅提高数字全息成像系统分辨率的方法中所用的光栅不论是固定光栅还是自行设计的光栅，都不能灵活调节光栅参数。

技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术中目前全息成像技术中光栅参数难以调节的缺陷。发明提出了一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，可调整光栅周期。
6.本发明提出的一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，包括：光源模块、增益模块和数据处理模块；
7.增益模块包括空间调制器和设置在空间调制器上的光栅，空间调制器采用反射式液晶空间光调制器；光源模块和空间调制器之间设置测试工位；光源模块用于发射光束，所述光束经过测试工位上的目标物后携带物信息入射到空间调制解调器上，经过空间调制解调器调制后的光束被数据处理模块接收并解析目标物的物信息。
8.优选的，所述光栅为贴附在空间调制解调器背光面的光栅掩膜。
9.优选的，所述增益模块还包括显微物镜，显微物镜设置在光路上且位于测试工位和空间调制器之间。
10.优选的，所述显微物镜采用10倍显微物镜。
11.优选的，所述光源模块包括光源、滤波片、偏振片和准直透镜；光源用于发射光束，滤波片、偏振片和准直透镜顺序设置在光源的光束传播方向上。
12.优选的，所述光源采用氙灯。
13.优选的，所述数据处理模块包括ccd相机和计算机，空间调制解调器的出射光束在ccd相机的靶面处发生干涉，并将干涉条纹信息发送到计算机进行处理，以获取目标物的全息成像。
14.本发明的优点在于：
15.(1)本发明提出的一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，在反射式液晶空间光调制器上加载光栅。反射式液晶空间光调制器可调节，从而可通过空间调制器的调节实现根据成像视场动态调节光栅的周期，使基于反射型型液晶空间光调制器的数字全息成像系统的使用和调整更具灵活性。
16.(2)光栅成像技术光路简单，对成像系统的稳定性要求比较低。本发明中通过光栅使光束高频成分通过光栅的衍射到达ccd靶面，且使不同衍射级次的再现像不发生混叠，从而有利于提高光束信息的解析，提高成像精度。
17.(3)本发明中，通过反射式液晶空间光调制器的选择，降低了光栅调节需求，从而有利于成像装置整体成本的降低。
18.(4)本发明中，利用光栅技术只需要记录一幅全息图，然后通过计算机利用数值处理就可以再现出物光波的信息，相比相位掩膜缩短了全息图重建时间。
19.(5)本发明选取氙灯做为光源，其发射光束为非相干光，避免了因相干光带来的散斑噪声，降低了对成像装置的稳定性需求，并且降低了对光源相干性的要求，使物体能够在非相干光照明的条件下记录全息图，推进了数字全息显微术在材料分析、生物学、医学成像等领域的实际应用研究。
附图说明
20.图1为一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置光路示意图。
21.图示：
22.100、光源模块；101、光源；102、滤波片；103、偏振片；104、准直透镜；
23.200、；
24.300、增益模块；301、显微物镜；302、空间调制解调器；303、光栅；
25.400、数据处理模块；401、ccd相机；402、计算机。
具体实施方式
26.本实施提出的一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，包括：光源模块100、增益模块300和数据处理模块400。
27.光源模块100包括光源101、滤波片102、偏振片103和准直透镜104。增益模块300包括显微物镜301、空间调制器302和设置在空间调制器302上的光栅303。空间调制器302采用反射式液晶空间光调制器。
28.光源101用于发射光束。滤波片102、偏振片103、准直透镜104、显微物镜301和空间调制解调器302顺序设置在光源101发射光束的传播方向上，光栅303采用光栅掩膜且贴附在空间调制解调器302背光面。
29.本实施方式中，光源101采用氙灯，其发射的球面波光束经过滤光片102滤除杂散
光，从滤光片102出射的纵向光通过偏振片103偏振后通过准直透镜104到达测试工位，光束经过测试工位上的目标物200后携带了物体信息传播至显微物镜301，显微物镜301将携带物体信息的光束进行放大后投射到空间调制器302表面，到达空间调制器302的光经过在加载了光栅掩膜303的面上反射后被调制。
30.所述数据处理模块400包括ccd相机401和计算机402，空间调制解调器302调制后的光束在ccd相机401的靶面处发生干涉，并将干涉条纹信息发送到计算机402进行处理，以获取目标物200的全息成像。
31.本实施方式中，所述显微物镜301采用10倍显微物镜，以保证对光束的放大效果，保证光束中物体信息的完全展现，从而提高全息成像的精度。
32.以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，包括：光源模块(100)、增益模块(300)和数据处理模块(400)；增益模块(300)包括空间调制器(302)和设置在空间调制器(302)上的光栅(303)，空间调制器(302)采用反射式液晶空间光调制器；光源模块(100)和空间调制器(302)之间设置测试工位；光源模块(100)用于发射光束，所述光束经过测试工位上的目标物(200)后携带物信息入射到空间调制解调器(302)上，经过空间调制解调器(302)调制后的光束被数据处理模块(400)接收并解析目标物的物信息。2.如权利要求1所述的基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，所述光栅(303)为贴附在空间调制解调器(302)背光面的光栅掩膜。3.如权利要求1所述的基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，所述增益模块(300)还包括显微物镜(301)，显微物镜(301)设置在光路上且位于测试工位和空间调制器(302)之间。4.如权利要求3所述的基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，所述显微物镜(301)采用10倍显微物镜。5.如权利要求1所述的基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，所述光源模块(100)包括光源(101)、滤波片(102)、偏振片(103)和准直透镜(104)；光源(101)用于发射光束，滤波片(102)、偏振片(103)和准直透镜顺序设置在光源(101)的光束传播方向上。6.如权利要求5所述的基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，所述光源(101)采用氙灯。7.如权利要求1所述的基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，其特征在于，所述数据处理模块(400)包括ccd相机(401)和计算机(402)，空间调制解调器(302)的出射光束在ccd相机(401)的靶面处发生干涉，并将干涉条纹信息发送到计算机(402)进行处理，以获取目标物(200)的全息成像。

技术总结

本发明提出的一种基于动态光栅的非相干光数字全息成像装置，包括：光源模块、增益模块和数据处理模块；增益模块包括空间调制器和设置在空间调制器上的光栅，空间调制器采用反射式液晶空间光调制器。本发明中，在反射式液晶空间光调制器上加载光栅。反射式液晶空间光调制器可调节，从而可通过空间调制器的调节实现根据成像视场动态调节光栅的周期，使基于反射型型液晶空间光调制器的数字全息成像系统的使用和调整更具灵活性。使用和调整更具灵活性。使用和调整更具灵活性。