[发明专利]数字全息成像系统及全息影像的数值重建方法

权利要求书

1.一种数字全息成像系统，用以拍摄目标物，并以全息影像资料储存，其特征在于，所述系统包含：

讯号光，其由光源照射该目标物后而形成；

影像侦测器，用以记录该讯号光的干涉条纹；以及

导光管，设置在该讯号光的光路上以及该目标物与该影像侦测器之间，其中该导光管具有反射面，部份之讯号光经由该导光管之反射面反射后进到该影像侦测器。

2.根据权利要求1所述的数字全息成像系统，其特征在于：该导光管之横向切面为矩形。

3.根据权利要求1所述的数字全息成像系统，其特征在于：该导光管之侧壁设置成倾斜。

4.根据权利要求3所述的数字全息成像系统，其特征在于：该导光管之侧壁与中垂线的夹角介于-70°至+70°之间。

5.根据权利要求1所述的数字全息成像系统，其特征在于：该讯号光是与该光源发出的光线相互干涉而产生该干涉条纹。

6.根据权利要求1所述的数字全息成像系统，其特征在于：照射该目标物之光源是发散球面波。

7.根据权利要求1所述的数字全息成像系统，其特征在于：该讯号光与参考光相互干涉而产生该干涉条纹。

8.根据权利要求7所述的数字全息成像系统，其特征在于：所述数字全息成像系统更包含一分光镜，该光源经过该分光镜分成两道光束，其中一道光束作为该参考光，另一道光束照射该目标物后形成该讯号光。

9.一种全息影像的数值重建方法，适用于拍摄的目标物与影像侦测器之间设置有导光管的光学架构，其特征在于，所述方法包含步骤：

利用影像侦测器撷取目标物的干涉影像；

将该干涉影像转换为数据矩阵；

沿该数据矩阵的多个边进行多次镜射，以扩张成一新的数据矩阵；以及

对该新的数据矩阵进行数值重建，以获得该目标物所在平面之场分布。

10.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：于利用该影像侦测器撷取该目标物的干涉影像的步骤中，包含：

对同一画面进行若干次不同时间的曝光；以及

将所拍摄的若干张影像进行重组，以得出该目标物的干涉影像。

11.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：若该目标物与参考光之光源皆位于与该影像侦测器表面平行的同一个平面上，且该参考光为发散球面波，则对该新的数据矩阵使用快速傅立叶转换进行计算，以获得该目标物所在平面之场分布。

12.根据权利要求11所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：若该目标物与该参考光之光源相距一段距离，则将该新的数据矩阵乘上一个相位项再使用快速傅立叶转换进行计算，以获得该目标物所在平面之场分布。

13.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，使用角频谱传播之计算方式对该新的数据矩阵进行数值重建，以获得该目标物所在平面之场分布。

14.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，将起始平面进行内插扩张以进行空间传递上的估算。

15.根据权利要求14所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，将起始平面进行内插扩张再切成等分大小以进行空间传递上的估算。

16.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，使用二段式菲涅耳转换以进行空间传递上的估算。

17.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，使用雷利-索莫菲尔公式以进行空间传递上的估算。

18.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：若该导光管侧壁与中垂线的夹角为θ，其不等于0度，则在对该数据矩阵的其中一个边进行镜射的步骤中，将该数据矩阵在空间中旋转2θ角度。

19.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，使用雷利-索莫菲尔公式以进行空间传递上的估算。

20.根据权利要求9所述的全息影像的数值重建方法，其特征在于：在计算该目标物所在平面之场分布的过程中，使用在自由空间中彼此旋转与位移平面间之光传播之快速傅立叶转换求解。