[发明专利]一种离轴数字全息成像装置及成像方法

权利要求书

1.一种离轴数字全息成像装置，其特征在于，该装置包括如下组成部分：

激光器(1)，用于向待测物体(5)发射激光光束；

光栅(6)，用于使从待测物体(5)射出的激光光束发生衍射；

偏振分光棱镜(9)，用于使发生衍射之后的激光光束形成干涉条纹；

摄像机(14)，用于采集干涉条纹以构建待测物体(5)的图像；

所述激光器(1)、光栅(6)、偏振分光棱镜(9)、摄像机(14)沿光路方向依次设置；

干涉条纹在平面内，干涉条纹所在的平面尺寸与衍射之后的激光光束截面尺寸相对应，干涉条纹构成的区域沿光路方向在摄像机(14)上的投影位于摄像机(14)的靶面内。

2.如权利要求1所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：所述光栅(6)包括铌酸锂层和玻璃层，且玻璃层位于铌酸锂层远离待测物体(5)的一侧。

3.如权利要求2所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：所述铌酸锂层的内部设置有六方形空腔格。

4.如权利要求2或3所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：所述光栅(6)朝向待测物体(5)的外侧面上设置有电极，所述光栅(6)背离待测物体(5)的外侧面上也设置有电极。

5.如权利要求2或3所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：所述铌酸锂层的厚度为0.4um～0.6um。

6.如权利要求1所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：该装置还包括位于激光器(1)和待测物体(5)之间的扩束镜(4)，所述扩束镜(4)用于扩大激光器(1)发射的激光束的截面尺寸，扩大之后的激光束覆盖待测物体(5)。

7.如权利要求1所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：该装置还包括与偏振分光棱镜(9)构成闭环光路的第二反射镜(10)、第三反射镜(11)、第四反射镜(12)。

8.如权利要求3所述的离轴数字全息成像装置，其特征在于：位于光栅(6)与偏振分光棱镜(9)之间的光路方向上设置有显微物镜(8)，所述显微物镜(8)用于放大衍射之后的激光光束携带的待测物体(5)的信息。

9.基于权利要求1所述的离轴数字全息成像装置的成像方法，其特征在于，该装置还包括与偏振分光棱镜(9)构成闭环光路的第二反射镜(10)、第三反射镜(11)、第四反射镜(12)，成像方法包括如下步骤：

S1，向待测物体(5)发射激光光束a；

S2，激光光束a从待测物体(5)中射出并进入到光栅(6)中且在光栅(6)发生衍射，光栅(6)射出发生衍射之后的激光光束b；

S3，激光光束b入射进偏振分光棱镜(9)，且激光光束b在偏振分光棱镜(9)中发生偏振分离；

S4，旋转偏振分光棱镜(9)的角度，直至激光光束b发生偏振分离形成物光光束P和参考光光束S，物光光束P和参考光光束S两组光束中只有物光光束P携带有待测物体(5)的信息，所述待测物体(5)的信息包括待测物体(5)各个点的相位和强度信息；

S5，参考光光束S沿光路I传播之后再次入射进偏振分光棱镜(9)，物光光束P沿光路II传播之后再次入射进偏振分光棱镜(9)，其中光路I和光路II的路径相同方向相反，即光路I依次经过偏振分光棱镜(9)、第二反射镜(10)、第三反射镜(11)、第四反射镜(12)，再回到偏振分光棱镜(9)；光路II依次经过第四反射镜(12)、第三反射镜(11)、第三反射镜(11)，再回到偏振分光棱镜(9)；

S6，再次入射进偏振分光棱镜(9)的参考光光束S和物光光束P在偏振分光棱镜(9)中发生干涉，形成干涉条纹Q；

S7，摄像机(14)采集偏振分光棱镜(9)射出的干涉条纹Q，并通过干涉条纹Q构建待测物体(5)的图像。

10.如权利要求9所述的成像方法，其特征在于：所述激光器(1)与待测物体(5)之间沿光路方向依次设置有四分之一波片(2)、二分之一波片(3)和扩束镜(4)。