一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，属于非相干数字全息成像技术领域。


背景技术：

2.非相干全息术突破了传统全息对光源相干性要求苛刻、结构复杂、成本高等局限，具有结构简单，稳定性强，可与普通光学成像系统相匹配等优点，特别是joseph rosen等提出非相干菲涅尔数字全息(finch)技术，可以进行快速地获取图像的三维信息，在数字全息、三维成像、表面形貌测量和荧光显微成像等领域具有广泛的应用前景。
3.finch本质上也是一种自相干全息，但是finch共路同轴光路所产生的全息干涉图样不可避免的包含有直流项和共轭项，再现过程中会对原始像产生干扰，需要采用相移干涉技术，通过在光路中加载不同的相位值来消除直流像和共轭像的影响，因此需要多次拍摄记录，不利于动态物体的全息成像，在实际使用中存在很大的局限性。
4.因此，设计一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，它利用位相片阵列实现四步相移，以便快速获取三维图像，具有结构紧凑，经济实用等特点。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，它解决了目前采用相移干涉技术在光路中加载不同的相位值，需要多次拍摄记录，不利于动态物体的全息成像的问题。
6.本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
7.一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，它包括发出非相干光线的待测样品，还包括入射镜头、分束器、球面反射镜、位相片阵列、平面反射镜、面阵相机；
8.所述待测样品、入射镜头、分束器、位相片阵列、平面反射镜沿第一轴线顺次排列；
9.所述球面反射镜、分束器、面阵相机沿第二轴线顺次排列，第二轴线与第一轴线在分束器位置相交且垂直。
10.作为优选实例，所述待测样品外部或内部设有非相干光源。外部非相干光源会在待测样品表面反射产生非相干光；当待测样品具有透明度时，在外部或内部非相干光源照射下，待测样品可透射出非相干光；或者在待测样品表面或内部设置荧光物质发射非相干光。
11.作为优选实例，所述非相干光源为led、sld、卤素灯、钨灯中的任意一种。
12.作为优选实例，所述入射镜头和待测样品间设有滤光片。
13.作为优选实例，所述平面反射镜采用平面反射镀膜，平面反射镀膜设在位相片阵列表面。
14.作为优选实例，所述球面反射镜采用凸面镀反射膜的平凸透镜，平凸透镜的平面一侧与分束器通过光胶结合在一起。
15.作为优选实例，所述位相片阵列与分束器通过光胶结合在一起。
16.工作原理：待测样品反射、透射或自发出的非相干光线，经入射镜头调整进入分束器并分成两束光，其中一束光经球面反射镜反射并被球面位相分布调制，另一束光经位相片阵列和平面反射镜被调制成多步相移的调制光；两束被调制后的光束经反射后，再经分束器合束，在面阵相机上形成全息干涉图样并被采集，经后续图像处理后即可再现待测样品三维图像。其中，面阵相机每个像元和位相片阵列元素有着确定的对应关系，以保证多步相移数据中的每步相移可对应到确定的数据。
17.本实用新型的有益效果是：
18.(1)通过分束器将入射光分成两束，分别进行球面位相分布调制和相移调制，最后合束进入面阵相机，形成全息干涉图样并被采集，对单次采集的图像数据进行直接采集，处理方法简单，成像速度快，可用于动态物体的全息成像；
19.(2)本系统结构紧凑，可通过光胶方式结合在一起，稳定而且可靠；
20.(3)本系统结构简单，可移植性比较好，可适用于微波、thz甚至x射线波段。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图；
22.图2为位相片阵列的结构示意图。
23.图中：非相干光源1，待测样品2，入射镜头3，分束器4，球面反射镜5，位相片阵列6，平面反射镜7，面阵相机8，第一轴线9，第二轴线10。
具体实施方式
24.为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。
25.实施例1
26.如图1、图2所示，一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，它包括非相干光源1、待测样品2、入射镜头3、分束器4、球面反射镜5、位相片阵列6、平面反射镜7、面阵相机8；
27.非相干光源1采用led非相干光，非相干光源1照射在待测样品2上，待测样品2反射非相干光；
28.待测样品2、入射镜头3、分束器4、位相片阵列6、平面反射镜7沿第一轴线9顺次排列；入射镜头3采用汇聚镜头组或者凸透镜将光线准直后进入分束器4，待测样品2放置在入射镜头3焦点附近；
29.球面反射镜5、分束器4、面阵相机8沿第二轴线10顺次排列，第二轴线10与第一轴线9在分束器4位置相交且垂直。
30.待测样品2反射的非相干光线，经入射镜头3准直后进入分束器4，分成两束光，其中一束光经球面反射镜5反射并被球面位相分布调制，另一束光经位相片阵列6(如图2)和平面反射镜7被调制成四步相移，分别对应0，π/2，π，3π/2；两束被调制后的光束经反射后，再经分束器4合束，在面阵相机8上形成全息干涉图样并被采集，经后续图像处理后即可再现待测样品2三维图像。其中，面阵相机8每个像元和位相片阵列6元素有着确定的对应关
系，以保证四步相移数据中的每步相移可对应到确定的数据。
31.另外，该设计结构还可以用于其他波段，比如微波、thz甚至x射线波段，可移植性好，通用性强。
32.实施例2
33.入射镜头3和待测样品2间设有滤光片(图中未画出)。滤光片可过滤不需要的光线，以优化图像的信噪比。
34.平面反射镜7采用平面反射镀膜，平面反射镀膜设在位相片阵列6表面。
35.球面反射镜5采用凸面镀反射膜的平凸透镜，平凸透镜的平面一侧与分束器4通过光胶结合在一起。
36.位相片阵列6与分束器4通过光胶结合在一起。
37.光胶结合，即不用黏结剂，稍加压力使两个清洁光滑、面形一致的光学零件表面吸附在一起的工艺过程，是通过接触面的分子相互吸引产生结合。光胶结合后通过壳体固定。
38.其他结构与实施例1相同。
39.本系统结构紧凑，可通过光胶方式结合在一起，稳定而且可靠；结构简单，可移植性比较好，可适用于微波、thz甚至x射线波段。
40.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，它包括发出非相干光线的待测样品(2)，其特征在于，还包括入射镜头(3)、分束器(4)、球面反射镜(5)、位相片阵列(6)、平面反射镜(7)、面阵相机(8)；所述待测样品(2)、入射镜头(3)、分束器(4)、位相片阵列(6)、平面反射镜(7)沿第一轴线(9)顺次排列；所述球面反射镜(5)、分束器(4)、面阵相机(8)沿第二轴线(10)顺次排列，第二轴线(10)与第一轴线(9)在分束器(4)位置相交且垂直。2.根据权利要求1所述一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，其特征在于，所述待测样品(2)外部或内部设有非相干光源(1)。3.根据权利要求2所述一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，其特征在于，所述非相干光源(1)为led、sld、卤素灯、钨灯中的任意一种。4.根据权利要求1所述一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，其特征在于，所述入射镜头(3)和待测样品(2)间设有滤光片。5.根据权利要求1所述一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，其特征在于，所述平面反射镜(7)采用平面反射镀膜，平面反射镀膜设在位相片阵列(6)表面。6.根据权利要求1所述一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，其特征在于，所述球面反射镜(5)采用凸面镀反射膜的平凸透镜，平凸透镜的平面一侧与分束器(4)通过光胶结合在一起。7.根据权利要求1所述一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，其特征在于，所述位相片阵列(6)与分束器(4)通过光胶结合在一起。

技术总结
本实用新型公开了一种基于位相片阵列的非相干数字全息成像系统，属于非相干数字全息成像技术领域。它包括发出非相干光线的待测样品，还包括入射镜头、分束器、球面反射镜、位相片阵列、平面反射镜、面阵相机；所述待测样品、入射镜头、分束器、位相片阵列、平面反射镜沿第一轴线顺次排列；所述球面反射镜、分束器、面阵相机沿第二轴线顺次排列，第二轴线与第一轴线在分束器位置相交且垂直。通过分束器将入射光分成两束，分别进行球面位相分布调制和相移调制，最后合束进入面阵相机，形成全息干涉图样并被采集，对单次采集的图像数据进行直接采集，处理方法简单，成像速度快，可用于动态物体的全息成像。的全息成像。的全息成像。


技术研发人员：王康俊 吴晋龙
受保护的技术使用者：上海昊量光电设备有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2022/6/9