[发明专利]一种离轴角度实时精密可调的数字全息记录装置

说明书

本发明公开了一种离轴角度实时精密可调的数字全息记录装置。相比于现有技术中的数字全息记录装置，本发明增加了一个小的监控光路和调节反射镜的微调螺丝的办法控制测量离轴角度。利用本发明数字全息记录装置产生的设计光路，可以调节检测参考光反射方向，实现同轴离轴全息的转换；也可以调节、检测离轴角度的大小，在离轴全息中获得最佳离轴角度，使原物像能够刚好分离，有效利用CCD的分辨率和空间带宽；也可以校正同轴数字全息中参考光微小倾斜造成的物光恢复误差。

技术领域

本发明涉及一种离轴角度实时精密可调的数字全息记录装置。

背景技术

在诸多三维成像及显示技术中，全息术是迄今为止效果最好的三维立体成像技术之一。该技术利用参考光作为载波，与物光波相干涉形成干涉条纹，将物光信息(包括振幅和相位)凝固到干涉条纹中形成全息图，再现时用再现光波照射全息图将原来的物光复振幅衍射出来，继续向前传播。为了避免再现时直透光和负一级像的干扰，通常采用离轴记录方式，即参考光与物光传播方向之间有一定的夹角。在全息记录时，记录介质的分辨率限制了离轴角度的最大值，而记录物体的大小、分辨率和记录距离限制了离轴角度的最小值。离轴角度不宜太大或太小，角度太大，则无法准确记录干涉条纹；角度太小，则无法完全分离出原始物光。

由于省去了光学湿法全息的定影显影洗片等繁琐程序，克服了不能精确定位的缺点，近年来出现的数字全息在科学研究、工程技术、生物医学的很多方面获得了广泛的应用。数字全息用现代光电记录器件CCD取代干板记录干涉条纹，用计算机处理干涉图，可以有效利用强大的现代计算技术。但受到制作工艺的限制，现有CCD的分辨率在微米量级，比银盐干板的分辨率低1-2个数量级。这就要求数字全息记录时离轴角度更小，一般在2-3度以下，同时又要保证足够的离轴角度来分离原物像。

现有的数字全息记录装置在实际应用中存在如下问题：

(1)现在的离轴全息光路调节主要依靠实验人员的经验和技能来大致确定，还没有成熟的技术精确确定离轴角度，无法准确控制离轴角度大小。

(2)判定离轴夹角时，主要依靠物光和参考光二者光斑的距离和分束后传播距离的比值来计算离轴夹角，然而，由于物光和参考光光斑都有一定的大小，其间的距离难以准确测量，容易造成离轴角度的不正确，只能反复调节，效率低。

(3)实验过程中受偶然因素，如震动、单个光学器件被不小心碰撞造成参考光路的偏折，需要重新开始调节光路；需要改变待记录物体时，如果待记录物体的大小和分辨率发生变化，也要重新调节光路。

(4)现有技术需要提前调节离轴角度，不能根据实验过程中的需要实时改变、检测离轴角度的大小，给实验带来不便，影响实验效果和精度。

(5)在全息测量和成像技术应用中，离轴光路和同轴光路的转换需要重新搭建光路。

(6)已有研究证明，同轴全息参考光倾斜会将误差引入恢复物光，造成重建物光波前弯曲，降低测量精度和成像质量。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种离轴角度实时精密可调的数字全息记录装置，其采用如下技术方案：