一种彩色数字全息像的实时记录装置及方法
【技术领域】
[0001] -种彩色数字全息像的实时记录装置及方法，用于得到彩色数字全息像，属于彩 色数字全息像技术领域。
【背景技术】
[0002] 利用数字全息技术，可以快速、高效的对待测物体的强度、相位信息进行定量测 量。其实现流程为，记录待测物体的数字全息图，然后根据光学衍射积分对数字全息图进行 数值重建，进而得到待测物体的强度、相位信息。数字全息技术在光学测量及显示领域均具 有重要的应用。在显示领域方面，由于数字全息技术通常采用单一波长的激光以及高分辨 率的黑白型CCD记录数字全息图，因此一般只能得到与记录波长相应的所记录物体的单色 数字全息像，而无法获得所记录物体的彩色数字全息像，这限制了数字全息技术在光学成 像与显示方面的应用。多波长数字全息技术是解决这一问题的一项有效技术途径，其根据 三原色合成原理，通过采用红光、绿光、蓝光激光以及高分辨率的黑白型CCD，分别记录与再 现所记录物体的红光、绿光及蓝光数字全息像，进而进行颜色合成以得到所记录物体的彩 色数字全息像。
[0003] 例如申请号为ZL200710188455.0的发明专利就公开了一种彩色数字全息像的获 取方法，该方法通过采用多波长无透镜傅里叶变换全息光路，分别记录待测物体的红光、绿 光和蓝光数字全息图，进而通过数值重建得到所记录物体的彩色数字全息像。该方法虽然 通过多波长数字全息技术获得了彩色数字全息像，但是所使用的光路系统无法同时完成红 光、绿光及蓝光数字全息图的记录（需要在光路系统中通过电子快门控制各单色激光的通 过与否，以对各个单色数字全息图分别进行记录），因此无法实现对于所测物体彩色数字全 息像的实时记录;另外，该方法在数值重建过程中，需要根据数字全息图的记录波长和记录 距离对各单色全息图分别进行相应的补零运算操作以对各单色数字全息像的显示分辨率 进行调整，使得各单色数字全息像的显示分辨率一致以用于彩色数字全息像的合成，这一 运算操作较为繁琐复杂，不利于彩色数字全息像的高效快速数值重建。因此，该方法不能满 足对于动态彩色物体的实时全息记录与再现要求。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述不足之处提供了一种彩色数字全息像的实时记录装置及方法，解 决现有技术中所使用的光路系统无法同时完成红光、绿光及蓝光数字全息图的记录;现有 技术中彩色数字全息像的数值重建算法较为繁琐复杂，不利于彩色数字全息像的高效快速 数值重建，不能满足对于动态彩色物体的实时全息记录与再现的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种彩色数字全息像的实时记录装置，其特征在于：包括按光路依次放置的红、 绿、蓝三色激光器Laserl~Laser3,分光棱镜BSi-BSs，反射镜吣~他，可调衰减器Filterl ~Filter6,直角三棱镜Prisml~Prism4,消色差显微物镜MOrMCk，针孔PHrPHh消色差 透镜Li~L4，计算机Computer，(XD相机(XD和待测物体；
[0007] 红、绿、蓝三色激光器Laser 1~Laser3:分别用于红光激光器发出红色激光束，绿 光激光器发出绿色激光束，蓝光激光器发出蓝色激光束，作为光源进行数字全息图的记录；
[0008] 分光棱镜BSi~BS8:分别用于透射红光激光器发出的红色激光束、绿光激光器发出 的绿色激光束、蓝光激光器发出的蓝色激光束，透射反射镜反射的红色激光束、绿色激光束 和蓝色激光束，透射已经过分光棱镜的激光束以及反射经过可调衰减器的激光束；
[0009] 反射镜施~此:分别用于反射经过可调衰减器后的红色激光束、绿色激光束和蓝色 激光束；
[0010] 可调衰减器Filter 1~Filter6:分别用于调节照明待测物体的红色、绿色和蓝色 激光束的强度和记录待测物体红色、绿色和蓝色强度信息的数字全息图的参考光束的强 度；
[0011] 直角三棱镜Prisml~Prism4:分别用于与反射镜组成光程延迟系统；
[0012]消色差显微物镜MCh-MCk:分别用于与针孔将分光棱镜接收的反射的红色激光束、 绿色激光束和蓝色激光束进行扩束后变为球面点光源；
[0013] 针孔PHi-PH^分别用于与消色差显微物镜将分光棱镜接收的反射的红色激光束、 绿色激光束和蓝色激光束进行扩束后变为球面点光源；
[0014] 消色差透镜U~L4:分别用于将针孔发出的球面光束准直为平行光束；
[0015]计算机Computer:用于存储CCD相机采集的数字全息图并对其进行数值重建得到 再现像；
[0016] C⑶相机(XD:用于采集数字全息图；
[0017]待测物体Object:用于彩色数字全息像记录和再现的彩色物体。
[0018] 进一步，所述红、绿、蓝三色激光器Laser 1~Laser3中的红光激光器Laser 1发出红 色激光束，绿光激光器Laser2发出绿色激光束，蓝光激光器Laser3发出蓝色激光束；
[0019] 所述红光激光器Laserl发出的红色激光束经过分光棱镜BSi后的透射光束，在经 过可调衰减器Filterl调节后，由反射镜％反射后依次经过分光棱镜BS4和分光棱镜BS 5,然 后由消色差显微物镜M04和针孔PH4扩束后变为球面点光源，消色差透镜L 4的焦点位于针孔 PH4上，由针孔PH4发出的球面光束经消色差透镜L4后准直为平行光束；
[0020] 所述绿光激光器Laser2发出的绿色激光束经过分光棱镜BS2后的透射光束，在经 过可调衰减器Filterf调节后，由分光棱镜BS 4反射后经过分光棱镜BS5,然后由消色差显微 物镜M〇4和针孔PH4扩束后变为球面点光源，消色差透镜L4的焦点位于针孔PH4上，由针孔PH4 发出的球面光束经消色差透镜L 4后准直为平行光束；
[0021] 所述蓝光激光器Laser3发出蓝色激光束经过分光棱镜BS3后的透射光束，在经过 可调衰减器Fi 1 ter5调节后，由分光棱镜BS5反射，然后由消色差显微物镜M〇4和针孔PH4扩束 后变为球面点光源，消色差透镜L4的焦点位于针孔PH 4上，由针孔PH4发出的球面光束经消色 差透镜L4后准直为平行光束；
[0022] 所述平行光束用于照明待测物体，待测物体的反射光由分光棱镜BS8反射后到达 CCD相机靶面，作为记录数字全息图时的红、绿、蓝色物光束；
[0023] 所述红光激光器Laserl发出的红色激光束经过分光棱镜BSi后的反射光束，在经 过可调衰减器Filter2后，经过由反射镜吣、直角三棱镜Prisml和反射镜M3组成的光程延迟 系统，然后由消色差显微物镜MOi和针孔PH^束后变为球面点光源，消色差透镜1^的焦点位 于针孔Pftl，由针孔PHi发出的球面光束经消色差透镜1^后准直为平行光束，该光束由反射 镜Ms反射后，依次经过分光棱镜BS6、分光棱镜BS7和分光棱镜BSs后到达CCD相机祀面，作为 记录待测物体红色强度信息的数字全息图的参考光束；
[0024] 所述绿光激光器Laser2发出的绿色激光束经过分光棱镜BS2后的反射光束，在经 过可调衰减器Filter4后，经过由反射镜M4、直角三棱镜Prism2和反射镜蚍组成的光程延迟 系统，然后由消色差显微物镜M0 2和针孔PH2扩束后变为球面点光源，消色差透镜1^的焦点位 于针孔PH2上，由针孔PH 2发出的球面光束经消色差透镜1^2后准直为平行光束，该光束由分光 棱镜BS6反射后，依次经过分光棱镜BS7和分光棱镜BSs后到达CCD相机靶面，作为记录待测物 体绿色强度信息的数字全息图的参考光束；
[0025] 所述蓝光激光器Laser3发出蓝色激光束经过分光棱镜BS3后的反射光束，在经过 可调衰减器Filter6后，经过由反射镜M 6、直角三棱镜Prism3和反射镜M7组成的光程延迟系 统，然后由消色差显微物镜M03和针孔PH 3扩束后变为球面点光源，消色差透镜L3的焦点位于 针孔PH3上，由针孔PH 3发出的球面光束经消色差透镜L3后准直为平行光束，该光束由分光棱 镜BS7反射后，经过分光棱镜BS 8后到达CCD相机靶面，作为记录待测物体蓝色强度信息的数 字全息图的参考光束；
[0026]调节反射镜Ms、分光棱镜BS6和分光棱镜BS7，使得红色、绿色、蓝色三束参考光束以 不同的角度照射到(XD靶面。
[0027]进一步，所述反射镜Ml、分光棱镜BS4和分光棱镜BS5分别反射的红、绿、蓝色激光束 严格共路重合。
[0028] 进一步，所述可调衰减器Filterl用于调节照明待测物体的红色激光束的强度；
[0029] 所述可调衰减器Filterf用于调节照明待测物体的绿色激光束的强度；
[0030] 所述可调衰减器Filter5用于调节照明待测