本发明专利技术涉及一种菲涅耳双棱镜分光的同轴式透明物质数字全息测量装置，它由一个激光器、一个扩束器件、一个被测透明物体、一个菲涅耳双棱镜以及一个CCD摄像机等部分组成。激光器发出的光经过扩束后，其中一部分光经过被测物体，投射到菲涅耳双棱镜后分成两束互有夹角的光，彼此之间的干涉信息由CCD摄像机记录，并且由于其中一束相干光经过了被测物体，因此是一幅载波了物体信息的全息图。本装置器件少，结构简单，便携性性能好；该记录装置，可以应用于透明物质，如透明介质及活体细胞等的结构和状态参数测试。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于菲涅耳双棱镜分光的同轴式透明物质数字全息记录装置，主 要用于测量透明物体即纯位相物体，如活体细胞、光纤、微小玻片等的结构及状态参数，如 变形等。
技术介绍
数字全息技术是近年发展起来的重要的测量技术，在物体轮廓及状态参数等得到 了很多应用。采用的记录方式可以分成两种，一种是同轴记录方式，优点是只需要一束光， 装置构成往往简单，但数字全息图再现算法较复杂，同时对记录介质有一定要求，如透明度 较高等；应用更多的是离轴记录方式，优点是数字全息图再现时，物波信息容易分离，再现 算法容易实现。缺点是采用分光路式的结构，光路构成往往较复杂，需要多个光学器件，对 调整有较高的要求，受振动的影响也较大。本专利技术试图专利技术一种记录装置，实现同轴方式记录离轴全息图，使在全息图数字 再现时，可以采用一般的离轴全息图再现算法，提高系统的抗干扰性、易调节性和便携性。在 文 献"Transmission digital holographic microscopy based on a beam-splitter cube interferometer”中提出了一种采用一个分光棱镜，并采用基本沿着 分光面入射实现单光束同轴记录的方法。这种方法实现了单光束记录离轴全息图，但全息 图的载波频率依靠分光棱镜进行，需要测试者对测量原理有一定的理解，保证仪器的状态 符合测试要求。
技术实现思路
本专利技术装置的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种菲涅耳双棱镜分光的 同轴式透明物质数字全息记录装置，利用同轴式光路实现离轴全息图的记录，并可以方便 地调整记录的放大倍率。为达到上述目的，本专利技术的构思是本专利技术利用了菲涅耳双棱镜的分光特性以及所分的光束之间的交叉角度，实现了分光 和引入载频两个性能，在测试中不需要调整光路以引入载频。该记录装置由激光器、光束扩 束器件、菲涅耳双棱镜及CXD器件组成，具有如下特点是一种同轴式的数字全息图记录系 统；干涉信号中有载波，不需要在测量中调整光路，有利于全息图数字再现中的物波信息分 离；采用一个菲涅耳双棱镜就实现了分光和载波两个功能；动态性好，即可以实现透明物 体三维结构测量，又可以实现变形检测；该记录装置记录的是无透镜式放大的全息图，便于 灵活调整记录的放大倍率；装置器件少，结构简单，便携性性能好；该记录装置，可以应用 于透明物质，如透明介质及活体细胞等的结构和状态参数测试。根据上述专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案一种基于菲涅耳双棱镜分光的透明物质数字全息图记录装置，包括一个激光器、一个 光束扩束组件、一个菲涅耳双棱镜、一个CCD摄像机、一个遮挡板和一台计算机，其特征在于所述激光器发射光束的光路上设置所述光束扩束组件，在所述光束扩束期间与菲涅耳棱 镜之间的光路中安置被测物体，在所述菲涅耳双棱镜后的光路上设置所述CCD摄像机对准 菲涅耳双棱镜，在CXD摄像机外围设置遮挡板，所述CXD摄像机连接计算机；由激光器发射 的光束经光束扩束组件后，一部分光经过被测物体，再经过菲涅耳双棱镜分光，非测量光束 被遮挡板吸收或遮挡，两束光的重叠区域信号由CCD摄像机接收，CCD摄像机将采集的图像 信息传输至计算机。上述的数字全息图记录装置中，所述的光束扩束组件由一个空间滤波器后面光路 上设置一个反射镜，反射镜之后设置一个负透镜构成。其中空间滤波器(2)可以获得一球 面波，反射镜(3)起到光束转向的作用，以节省记录系统的横向总体长度尺寸。上述的数字全息图记录装置中，所述的负透镜(4)可以移动以获得不同扩散程度 的光束。上述的数字全息图记录装置中，所述的被测物体( 放置在负透镜(4)和菲涅耳 双棱镜(6)之间，并且所测样本是纯位相物体即透明物体，放置在系统中线以下位置，保证 通过样本的波前在分束后仍然完整。上述的数字全息图记录装置中，所述的CXD摄像机(8)可以横向移动，以改变被测 物体的放大倍率。上述的数字全息图记录装置中，所述的CXD摄像机(8)连接装有图像采集卡的计 算机(9)。上述的数字全息图记录装置中，所述的菲涅耳双棱镜(6)的结构要求是，其顶角 的大小要求在全息图中引入适当的载波频率，保证在全息图数字再现中物波能从零级及共 轭像中分离出来。附图说明图1是本专利技术一个实施例的结构框图。图2是图1示例的结构示意图。图3是图2中具体光路参数图。图4是图3光路产生的干涉条纹示意图。图5是数字全息图数字再现方法过程图。具体实施例方式本专利技术的优先实施例结合附图详述如下 实施例一参见图1和图2，本菲涅耳双棱镜分光的同轴式透明物质数字全息图记录装置，包括一 个激光器(1)、一个光束扩束组件(2-4)、一个菲涅耳双棱镜(6)、一个CXD摄像机(8)、一个 遮挡板(7)和一台计算机(9)，其特征在于所述激光器(1)发射光束的光路上设置所述光束 扩束组件(2-4)，在所述光束扩束期间(2-4)与菲涅耳棱镜(6)之间的光路中安置被测物体 (5)，在所述菲涅耳双棱镜(6)后的光路上设置所述CXD摄像机(8)对准菲涅耳双棱镜(6)， 在CXD摄像机(8 )外围设置遮挡板(7 )，所述CXD摄像机(8 )连接计算机(9 )；由激光器发射 的光束经光束扩束组件(2-4)后，一部分光经过被测物体(5)，再经过菲涅耳双棱镜(6)分光，非测量光束被遮挡板(7)吸收或遮挡，两束光的重叠区域信号由CCD摄像机(8)接收， CCD摄像机(8)将采集的图像信息传输至计算机(9)。实施例二 参见图2，本实施例与实施例一基本相同特别之处如下所述光束扩束组件(2-4)由一个空间滤波器(2)后面光路上设置一个反光镜(3)，反射 镜(3)之后放置一个负透镜(4)构成；空间滤波器(2)和负透镜(4)起到光束扩束的作 用，其中负透镜(4)要求安装到导轨上，使其可以沿光轴方向移动；反射镜(3)的作用是转 折光束方向减小整个装置的横向总体长度尺寸。所述被测物体( 是透明物体，放置在负透镜(4)和菲涅耳双棱镜( 之间，并要 求在光轴下方的空间光束角度内。所 述 菲 涅 耳 双 棱 镜 (4 ) 折 射 率 为 S顶角^大小的选取需要根据被测物体尺寸、仪器总体尺寸、载波频率选取，比传统测量中采用的菲涅耳双棱镜的顶角大。所述CCD摄像机(8)安装要求可沿光轴方向前后移动，以改变被测物体的放大倍率。实施例三参见图2和3，本实施例与实施例二相同，其工作原理如下激光(1)发出的光束经过 空间滤波器(2)后聚焦在S点，由于负透镜(4)对光束具有发散作用，所以经过负投透镜 (4)后光束会聚点为S’，即经过负透镜(4)后的光束可以看成是经过S’点发出的。考察经 过菲涅耳双棱镜(6)后两束光的重叠区(即由CXD摄象机(8)接收的区域)，并设菲涅耳双 棱镜(6)的夹角为〃，棱镜的折射率为/ ，则对应重叠区的光束的张角为权利要求1.一种菲涅耳双棱镜分光的同轴式透明物质数字全息图记录装置，包括一个激光器 (1)、一个光束扩束组件(2-4)、一个菲涅耳双棱镜(6)、一个CXD摄像机(8)、一个遮挡板 (7)和一台计算机(9)，其特征在于所述激光器(1)发射光束的光路上设置所述光束扩束组 件(2-4)，在所述光束扩束期间(2-4)与菲涅耳棱镜(6)之间的光路中安置被测物体(5)，在 所述菲本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种菲涅耳双棱镜分光的同轴式透明物质数字全息图记录装置，包括一个激光器（１）、一个光束扩束组件（２－４）、一个菲涅耳双棱镜（６）、一个ＣＣＤ摄像机（８）、一个遮挡板（７）和一台计算机（９），其特征在于所述激光器（１）发射光束的光路上设置所述光束扩束组件（２－４），在所述光束扩束期间（２－４）与菲涅耳棱镜（６）之间的光路中安置被测物体（５），在所述菲涅耳双棱镜（６）后的光路上设置所述ＣＣＤ摄像机（８）对准菲涅耳双棱镜（６），在ＣＣＤ摄像机（８）外围设置遮挡板（７），所述ＣＣＤ摄像机（８）连接计算机（９）；由激光器发射的光束经光束扩束组件（２－４）后，一部分光经过被测物体（５），再经过菲涅耳双棱镜（６）分光，非测量光束被遮挡板（７）吸收或遮挡，两束光的重叠区域信号由ＣＣＤ摄像机（８）接收，ＣＣＤ摄像机（８）将采集的图像信息传输至计算机（９）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于瀛洁，郭路，周文静，刘钧琦，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31
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