[发明专利]一种高质量的弱相干光数字全息位相再现图的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字全息技术领域，特别涉及一种高质量的弱相干光数字全息位相再现图的获取方法。

背景技术

数字全息(Digital Holography)，是普通全息术、计算机技术、电子成像技术相结合的产物。数字全息术和普通全息术的记录过程基本相同，不同的是用CCD摄像机、CMOS摄像机等电子成像器件代替全息干版来记录全息图，并将记录的全息图存人计算机；数字全息术的再现过程和普通全息术完全不同，是用数字计算方法对存人计算机的全息图进行数字再现。和普通全息术比较，有以下明显优点：(一)由于用电子成像器件代替全息干版来记录全息图，所需的曝光时间可以很短，没有化学银盐干版的湿处理过程，可连续记录运动物体的各个瞬间过程，实现视频下的连续实时在线全息记录；(二)通过数字再现，可以再现出物光波的复振幅，根据物光波复振幅中的位相信息可以定量显示物体的三维分布，获得物体的三维分布图像是全息照相相对于普通照相的最大优点，而定量的三维分布显示，又是数字全息相对于普通全息的优点，使传统的全息术又焕发出新的应用活力。

由于激光的高相干性，使得激光全息图中不可避免地带有激光散斑噪声和记录光路中光学元件所产生的寄生干涉噪声，严重影响数字全息再现图的质量。为了抑制这些噪声，弱相干光数字全息技术引起了人们的兴趣，但由于弱相干光源的空间相干性差，一般只适用于同轴数字全息。为了消去孪生像和零级衍射，一般采用相移的方法来数字再现同轴数字全息图。

在数字全息的许多应用中，主要是利用再现的物光波位相，物光波位相的再现质量直接影响到其应用效果。影响数字全息位相再现质量的因素有很多，如何评价其再现质量是一个非常重要的问题。由于物光波的真实位相是不知道的，因此对数字全息再现获得的位相图进行评价就非常困难，目前一般采用对标准物进行数字再现来进行评价。但采用对标准物进行数字再现来进行评价的方法不是实时评价方法。在实际应用过程中，弱相干光源峰值波长的漂移容易受环境温度、电源电压的影响，全息记录装置、相移器的不稳定性等，都会对相移器的相移角产生影响，从而影响到全息图的记录和对被测物体的高质量位相再现。采用对标准物进行数字再现来进行评价的方法在这种情况下将会失效。因此，对数字全息位相再现的质量进行实时评价就显得非常必要，可以优化和实时调整数字全息再现技术参数，获得高质量的数字全息位相再现图，这对数字全息的应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种高质量的数字全息位相再现图的获取方法。

本发明的技术方案如下：

一种高质量的弱相干光数字全息位相再现图的获取方法，数字全息的光源为弱相干光源，其特征在于包括以下步骤：

(1)用普通照相方式得到全息记录面处的强度图；

(2)进行数字全息记录和再现，得到全息记录面处的强度再现图和位相再现图；

(3)对强度图和强度再现图进行相关运算，得到相关系数；

(4)多次通过相移器改变相移角，重复步骤(2)～(3)；得到一系列的强度再现图、位相再现图及对应的相关系数；

(5)最大的相关系数对应的位相再现图即为高质量的数字全息位相再现图。

用普通照相方式得到的全息记录面处的强度图，即为：关闭数字全息记录装置中的参考光，只让物光波进入摄像机，用摄像机将全息记录面处的物光波的强度用普通的照相方式记录下来，传输至计算机并用图像文件形式存储下来。

进行数字全息记录和再现，得到全息记录面处的强度再现图和位相再现图，即为：在保证物光波不变以及摄像机不动的情况下，打开参考光用摄像机进行数字全息记录，将摄像机记录到的数字全息图传输至计算机，计算机将记录到的数字全息图进行物光波数字再现，获得全息记录面处的强度再现图和位相再现图。

进一步的，步骤(4)所述的相移器为压电陶瓷相移器，通过改变压电陶瓷相移器的驱动电压来改变相移角。

本发明的工作原理如下：