数字同轴显微全息装置及记录距离与再现距离标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学成像领域，具体地讲涉及数字同轴显微全息装置，所述装置包括沿着光照方向依次顺序布置的激光光源、准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机；所述CCD相机连接计算机；所述准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机均设置在平移台上，且准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机的中心点均处于一条直线上。相应地，本发明专利技术还提供了采用所述数字同轴显微全息装置的记录距离与再现距离标定方法。本发明专利技术的装置结构比较简单，具有成像效果好、控制精度高的优点。

Digital Coaxial Microscopic Holographic Device and Calibration Method of Recording Distance and Reproduction Distance

The invention belongs to the field of optical imaging, and in particular relates to a digital coaxial micro-holographic device, which comprises a laser source, a collimator, a beam expander, a resolution plate, a microscopic objective and a CCD camera arranged sequentially along the direction of illumination; the CCD camera is connected to a computer; the collimator, a beam expander and a resolution are described. Plates, microscopic objective and CCD cameras are all mounted on the translation platform, and the center points of collimators, beam expanders, resolution plates, microscopic objective and CCD cameras are all in a straight line. Accordingly, the present invention also provides a calibration method for recording distance and reproducing distance using the digital coaxial micro-holographic device. The device of the invention has the advantages of simple structure, good imaging effect and high control precision.

【技术实现步骤摘要】
数字同轴显微全息装置及记录距离与再现距离标定方法
本专利技术属于光学距离标定领域，具体地讲涉及数字同轴显微全息装置及记录距离与再现距离标定方法。
技术介绍
数字同轴显微全息装置是将全息技术与光学显微技术相结合而成的一种装置，显微全息与传统的数字全息的记录与再现过程及原理大致一样，关键点在于在全息光路中加入了显微物镜，从而根据物镜放大倍率提升了装置的分辨力，能够实现对超过CCD最大分辨力的微小物体的全息再现。但是显微物镜的引入会导致CCD实际接收的是粒子经放大的实像通过一定距离后的衍射信息，造成再现距离的计算与未加显微物镜时存在区别，因此需要提出记录距离和再现距离标定方法，确定数字同轴显微装置下记录距离与再现距离之间的数学关系。
技术实现思路
根据现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供了数字同轴显微全息装置，本装置结构比较简单，具有成像效果好、控制精度高的优点。本专利技术采用以下技术方案：数字同轴显微全息装置，包括沿着光照方向依次顺序布置的激光光源、准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机；所述CCD相机连接计算机。优选的，所述准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机均设置在平移台上，且准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机的中心点均处于一条直线上。进一步优选的，所述激光光源采用长春镭仕光电科技有限公司的445nm多模光纤耦合激光器，准直镜采用上海闻弈光电科技有限公司的光纤准直镜，显微物镜采用MORITEX公司的定倍物方远心放大镜头，CCD相机采用FILR公司的大靶面工业黑白相机，平移台采用大恒新纪元科技股份有限公司的GCM-127精密平移台。相应地，本专利技术还提供了采用所述数字同轴显微全息装置的记录距离与再现距离标定方法,包括如下步骤：S1，沿着光照方向，将分辨率板由靠近显微物镜处向着远离显微物镜的方向移动，在这个过程中，由CCD相机记录的全息图像并在计算机上的显示图像有一个从逐渐聚焦到逐渐离焦的过程，计算显示图像的平均梯度其中平均梯度为最大值grad1max时对应的分辨率板在平移台的刻度H即为再现距离零点，此时分辨率板在计算机上的显示图像最为清晰；S2，将分辨率板移动到平移台的刻度H处的位置处，沿着光照方向，将分辨率板由向着远离显微物镜的方向或者靠近显微物镜的方向移动设定距离D，D即为记录距离，并由CCD相机记录全息图像P；S3，在计算机端设定再现距离范围(D-a,D+b)，其中a>0，b>0，以步长a+b/N1计算全息图像P在不同再现距离下的再现图像的平均梯度N1为不小于2的整数，在再现距离范围内共有N1张再现图像，其中再现图像的平均梯度为最大值grad2max时对应的再现距离为D1；S4，根据步骤S3中的再现距离D1，在计算机端重新设定再现距离范围(D1-c,D1+d)，其中c>0，d>0，且c<a，d<b，以步长c+d/N2计算所述全息图像P在不同再现距离下的再现图像的平均梯度N2为不小于2的整数，在再现距离范围内共有N2张再现图像，其中再现图像的平均梯度为最大值grad3max时对应的再现距离为D2；以此重复n次，得到再现距离Dn，并记录数据(D,Dn)；S5，重复步骤S2～S4，得到不同记录距离下的再现距离，即得到N组数据(D,Dn)；S6，将N组数据(D,Dn)进行线性拟合，即以记录距离D作为横坐标、再现距离Dn作为纵坐标，得到N组记录数据(D,Dn)所在的线条的方程式，进而得到记录距离与再现距离的关系。优选的，步骤S1中，首先记录显示图像通过目测最为清晰时的分辨率板在平移台的刻度L，计算刻度范围(L-L1,L+L2)内的显示图像的平均梯度L1>0，L2>0，其中平均梯度为最大值grad1max时对应的分辨率板在平移台的刻度H即为再现距离零点。本专利技术的优点和有益效果在于：1)本专利技术的显微全息测量装置包括沿着光照方向依次顺序布置的激光光源、准直镜、扩束镜、分辨率板、显微物镜和CCD相机；所述CCD相机连接计算机。本装置结构比较简单，具有成像效果好、控制精度高的优点。2)本专利技术的记录距离与再现距离标定方法，通过获取不同记录距离时对应的再现距离，并记录下多组记录距离和再现距离的记录数据，通过线性拟合得到记录距离与再现距离的数学关系，从而得到对应装置的记录距离与再现距离的关系特性。3)本专利技术的记录距离与再现距离标定方法中，通过不断缩小再现距离设定的范围，提高了再现距离的标定精度。附图说明图1为本专利技术的数字同轴显微全息装置的示意图。图2为本专利技术实施例的分辨率板在再现距离零点时的计算机上的显示图像。图3为本专利技术实施例的分辨率板第一次移动设定距离后在计算机上的显示图像。图4为本专利技术实施例的20组数据的线性拟合示意图。附图标记：10-激光光源，20-准直镜，30-扩束镜，40-分辨率板，50-显微物镜，60-CCD相机，70-计算机，80-平移台。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，数字同轴显微全息装置，包括沿着光照方向依次顺序布置的激光光源10、准直镜20、扩束镜30、分辨率板40、显微物镜50和CCD相机60；所述CCD相机60连接计算机70。所述准直镜20、扩束镜30、分辨率板40、显微物镜50和CCD相机60均设置在平移台80上，且准直镜20、扩束镜30、分辨率板40、显微物镜50和CCD相机60的中心点均处于一条直线上。下面结合具体工作过程和附图，对本专利技术基于所述数字同轴显微全息装置的记录距离与再现距离标定方法进行详细说明：S1，沿着光照方向，将分辨率板40由靠近显微物镜50处向着远离显微物镜50的方向移动，在这个过程中，由CCD相机60记录的全息图像并在计算机70上的显示图像有一个从逐渐聚焦到逐渐离焦的过程，计算显示图像的平均梯度其中平均梯度为最大值grad1max时对应的分辨率板40在平移台80的刻度H即为再现距离零点，此时分辨率板40在计算机70上的显示图像最为清晰；具体的，首先记录显示图像通过目测最为清晰时的分辨率板40在平移台80的刻度L，计算刻度范围(L-L1,L+L2)内的显示图像的平均梯度L1>0，L2>0，其中平均梯度为最大值grad1max时对应的分辨率板40在平移台80的刻度H即为再现距离零点。S2，将分辨率板40移动到平移台80的刻度H处的位置处，沿着光照方向，将分辨率板40由向着远离显微物镜50的方向或者靠近显微物镜50的方向移动设定距离D，D即为记录距离，并由CCD记录全息图像P；S3，在计算机70端设定再现距离范围(D-a,D+b)，其中a>0，b>0，以步长a+b/N1计算全息图像P在不同再现距离下的再现图像的平均梯度N1为不小于2的整数，在再现距离范围内共有N1张再现图像，其中再现图像的平均梯度为最大值grad2max时对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.数字同轴显微全息装置，其特征在于：包括沿着光照方向依次布置的激光光源(10)、准直镜(20)、扩束镜(30)、分辨率板(40)、显微物镜(50)和CCD相机(60)；所述CCD相机(60)连接计算机(70)。

【技术特征摘要】
1.数字同轴显微全息装置，其特征在于：包括沿着光照方向依次布置的激光光源(10)、准直镜(20)、扩束镜(30)、分辨率板(40)、显微物镜(50)和CCD相机(60)；所述CCD相机(60)连接计算机(70)。2.根据权利要求1所述的数字同轴显微全息装置，其特征在于：所述准直镜(20)、扩束镜(30)、分辨率板(40)、显微物镜(50)和CCD相机(60)均设置在平移台(80)上，且准直镜(20)、扩束镜(30)、分辨率板(40)、显微物镜(50)和CCD相机(60)的中心点均处于一条直线上。3.根据权利要求2所述的数字同轴显微全息装置，其特征在于：所述激光光源(10)采用长春镭仕光电科技有限公司的445nm多模光纤耦合激光器，准直镜(20)采用上海闻弈光电科技有限公司的光纤准直镜，显微物镜(50)采用MORITEX公司的定倍物方远心放大镜头，CCD相机(60)采用FILR公司的大靶面工业黑白相机，平移台(80)采用大恒新纪元科技股份有限公司的GCM-127精密平移台。4.采用权利要求1～3任一项的数字同轴显微全息装置的记录距离与再现距离标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，沿着光照方向，将分辨率板(40)由靠近显微物镜(50)处向着远离显微物镜(50)的方向移动，在这个过程中，由CCD相机(60)记录的全息图像并在计算机(70)上的显示图像有一个从逐渐聚焦到逐渐离焦的过程，计算显示图像的平均梯度其中平均梯度为最大值grad1max时对应的分辨率板(40)在平移台(80)的刻度H即为再现距离零点，此时分辨率板(40)在计算机(70)上的显示图像最为清晰；S2，将分辨率板(40)移动到平移台(80)的刻度H处的位置处，沿着光照方向，将分辨率板(40)由向着远离显...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保生，余浩楠，陈林林，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34