[发明专利]非相干数字全息大视场成像记录方法与装置

说明书

本发明提供一种非相干数字全息大视场成像记录装置和方法，通过给空间光调制器加载双透镜模式，并通过给空间光调制器加载不同的掩膜调节双透镜的光轴中心的位置，从而控制光源的位置以调节成像视场；空间光调制器的幅面分为四个区域，当双透镜光轴中心处于其中任意一个区域时，在空间光调制器上均依次加载不同的相移角度，并获取不同相移角度下的相移全息图；在计算机中将不同视场下的全息图分别进行再现，得到多幅再现像，并将多幅再现像进行拼接融合，得到大视场融合图。本发明通过调节空间光调制器上双透镜的光轴中心的位置来调节视场，在不同的视场下均依次加载不同的相移角度进行拍照，有效扩大了全息系统的记录范围。

技术领域

本发明属于光学衍射成像和非相干数字全息技术领域，具体涉及一种非相干数字全息大视场成像记录方法与装置。

背景技术

在光学成像领域中，宽视场与高分辨率性能不可兼得，只能折中，是一大技术难题。例如，望远镜以牺牲宽视场来获得大的角分辨率；大视场成像仪以牺牲角分辨率来获得大的视场角。

2008年，冯忠耀等人提出利用将预成像法与图像拼接法相结合扩大数字全息视场的方法，该方法提出了在预成像法的基础上，结合图像拼接法，扩大数字全息的测量视场，虽然不用移动物体或者CCD，但需要精确控制分束镜的转动，由于此操作很难掌控，因此在实际应用中操作不便。2012年，吴永丽等人提出利用综合复用技术拓展数字全息显微系统中的记录视场，此方法综合运用了波长复用、偏振复用和角分复用技术，虽然无须任何形式的扫描，可同时实现四路被测样品不同区域信息的记录，并且可在不牺牲分辨率的前提下，将记录视场增大将近四倍，但该方法不仅提高了造价，而且大大增加了实验系统的复杂度，操作繁琐，并且增加了实验结果的影响因素，不利于实验问题的分析。2013年，张鑫等人提出利用相位拼接技术扩大数字全息成像视场的方法，通过平移被测物体记录物体各子区域的离轴全息图，然后利用菲涅尔再现算法得到部分物体相位像，并采用均化误差算法对各子区域的相位像进行拼接，并对拼接相位像进行去倾斜处理，得到无畸变的扩展物体相位像，然而该方法虽然能够扩大成像范围，但在实验过程中需要多次手动移动物体，操作起来费时费力，因此限制了该技术的应用范围。

发明内容

为了使非相干数字全息术可以在不牺牲分辨率的前提下，并且保证不增加系统的复杂性、不需要额外添加和制作辅助器件而有效拓展数字全息记录视场，本发明提供了一种通过在空间光调制器上依次加载相应的掩膜来改变双透镜光轴中心的位置，随着光轴中心位置的改变，并依次加载0、2π/3、4π/3的相移角度，记录不同视场下的相移图，并将不同视场下得到的相移图经过三步相移线性处理得到全息图，并通过再现、融合得到高分辨率大视场再现像的系统与方法。

本发明采用以下技术方案：

非相干数字全息大视场成像记录方法：将空间光调制器加载双透镜模式，并通过给空间光调制器加载不同的掩膜调节双透镜的光轴中心的位置，从而控制光源的位置以调节成像视场；

空间光调制器的幅面分为四个区域，当双透镜光轴中心处于其中任意一个区域时，在空间光调制器上均依次加载0、2π/3、4π/3的相移角度，并获取不同相移角度下的相移全息图；

通过在空间光调制器上加载不同的掩膜改变双透镜光轴中心在空间光调制器不同的区域，并分别依次加载0、2π/3、4π/3的相移角度，将不同视场下得到的相移全息图经过三步相移线性处理得到全息图；

在计算机中将不同视场下的全息图分别进行再现，得到多幅再现像，并将多幅再现像进行拼接融合，得到大视场融合图。

所述为空间光调制器加载双透镜模式，通过对空间光调制器依次加载相应的掩膜，在图像采集装置上得到不同视场下的相移全息图。

在计算机中应用角谱衍射法将不同视场下的全息图分别进行再现，得到多幅再现像。