一种彩色数字全息像的实时记录装置及方法_4

文档序号:9929146阅读:来源:国知局
2的焦点位于 针孔PH 2上,由针孔PH2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BS 6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;
[0093] 将蓝光激光器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冊3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BS8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。
[0094] (5)将红色、绿色和蓝色强度信息的数字全息图的参考光束调节为不同角度参考 光束,其中参考光束的强度与物光束强度相等,并照射到CCD相机靶面,作为记录数字全息 图时的参考光束;
[0095] (6)调节步骤(3)中得到的物光束和步骤(5)中得到的参考光束,使得到达CCD相机 靶面的物光束与参考光束的光程相等,以形成具有不同空间频率干涉条纹的数字全息图, 并记录数字全息图相应颜色的强度信息;调节步骤(3)中得到的物光束和步骤(5)中得到的 参考光束,使得到达CCD相机靶面的物光束与参考光束的光程相等,具体如下:
[0096]调节反射镜M2、直角三棱镜Prisml和反射镜M3组成的光程延迟系统,使得记录待测 物体红色强度信息的数字全息图的红色物光束与参考光束的光程相等;
[0097]调节反射镜M4、直角三棱镜Prism2和反射镜施组成的光程延迟系统,使得记录待测 物体绿色强度信息的数字全息图的绿色物光束与参考光束的光程相等;
[0098]调节反射镜M6、直角三棱镜Prism3和反射镜M7组成的光程延迟系统,使得记录待测 物体蓝色强度信息的数字全息图的蓝色物光束与参考光束的光程相等。
[0099] (7)对记录的数字全息图相应颜色的强度信息进行傅里叶变换运算,得到与待测 物体红、绿、蓝色强度信息所对应的各个空间频谱;由于与红、绿、蓝各色强度信息对应的数 字全息图是以不同空间频率的干涉条纹所记录的,因此频谱平面上各个空间频谱彼此分 离,可以对其进行分别提取。
[0100] (8)将得到与待测物体红、绿、蓝色强度信息所对应的各个空间频谱分别移至频谱 平面的中心,采用角谱算法分别重建得到对红、绿、蓝各单色数字全息像;将空间频谱分别 移至频谱平面的中心,采用角谱算法分别重建得到对红、绿、蓝各单色数字全息像的公式如 下:
[0104] 其中,ur(x',y'),ug(x',y')和ub(x',y')红、绿、蓝各单色数字全息像,F_1{}代表逆 傅里叶变换运算,此仏,6)、1](;^,6)和他(匕,6)为与待测物体红、绿、蓝色强度信息所对 应的各个空间频谱,A R、AC、AB分别为数字全息图的红、绿、蓝色记录波长,fx和f y分别为x和y 方向的空间频率,d为数字全息图的重建距离。
[0105] (9)将红、绿、蓝各单色数字全息像通过合成方法(可采用现有的方法)进行合成, 得到相应的彩色数字全息像。
【主权项】
1. 一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~BS 8,反射镜Mi~M8,可调衰减器Filterl~ Fi 1 ter6,直角三棱镜Pri sml~Pr ism4,消色差显微物镜M(h~M〇4,针孔PH^PHa,消色差透 镜Li~L4,计算机Computer,(XD相机(XD和待测物体; 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; 分光棱镜BSi~BSs: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; 反射镜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; 可调衰减器Filterl~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; 直角三棱镜Prisml~Prism4:分别用于与反射镜组成光程延迟系统; 消色差显微物镜M(h~M04: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; 针孔pm-pm: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; 消色差透镜分别用于将针孔发出的球面光束准直为平行光束; 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; C⑶相机(XD:用于采集数字全息图; 待测物体Ob ject:用于彩色数字全息像记录和再现的彩色物体。2. 根据权利要求1所述的一种彩色数字全息像的实时记录装置,其特征在于: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; 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Fi Iter 1调节后,由反射镜%反射后依次经过分光棱镜BS4和分光棱镜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PH 4发出的球面光束经消色差透镜L4后准直为平行光束; 所述绿光激光器Laser2发出的绿色激光束经过分光棱镜B&后的透射光束,在经过可调 衰减器Fi 1 ter3调节后,由分光棱镜BS4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; 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 lter5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; 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; 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,经过由反射镜跑、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M(h和针孔PHjf束后变为球面点光源,消色差透镜U的焦点位于针 孔卩^上,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(XD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; 所述绿光激光器Laser2发出的绿色激光束经过分光棱镜B&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和反射镜施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。的焦点位于针孔 PH2上,由针孔PH2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BS?和分光棱镜BS8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; 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Fi lter6后,经过由反射镜M6、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m〇 3和针孔PH3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PH3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; 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。3. 根据权利要求2所述的一种彩色数字全息像的实时记录装置,其特征在于:所述反射 镜Μι、分光棱镜BS4和分光棱镜BS5分别反射的红、绿、蓝色激光
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