专利名称：内容基融合离轴照明直接数字全息术的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及直接数字全息术领域(干涉度量学)。更具体地说，本发明涉及直接数字全息术中的内容基离轴照明。
背景技术：
现有技术直接数字全息术(DDH)，有时称之为直接数字干涉度量学，在本领域技术人员中是众所周知的。例如，图1是一个简化实施例的DDH系统。来自激光源105的光被扩束器/空间滤波器110扩束后传输通过透镜115。随后，扩展的滤波光束传播到分束器120。分束器120可以是部分反射的。从分束器120反射的部分光构成传输到物体130的物光束125。被物体130反射的部分物光束125传输通过分束器120并传播到聚焦透镜145。然后，这个光束传输通过聚焦透镜145并传播到电荷耦合器件(CCD)摄像机(未画出)。
来自透镜115并传输通过分束器120的部分光构成参考光束135。参考光束135以很小角度从反射镜140反射。然后，从反射镜反射的参考光束135传输到分束器120。从分束器120反射的部分参考光束135传输通过聚焦透镜145并传播到CCD摄像机(未画出)。来自聚焦透镜145的物光束125和来自聚焦透镜145的参考光束135构成多个物波和参考波150并在CCD上发生干涉，从而产生全息图的干涉图形特征，如在U.S.Patent No.6,078,392中所描述的。
在图1中，物光束125平行于光轴127并与光轴127重合。这种类型DDH设置可以称之为同轴照明。
这种技术的限制是，DDH系统的成像分辨率是受系统光学元件的限制。光学元件中最显著的限制是孔径光阑，要求它防止因象差造成的图像质量退化。在二维傅里叶平面内，仅仅可以传输半径为q0圆内的物体空间频率。在同轴照明的情况下，半径为q0的孔径是以零空频(q＝0)为中心。因此，我们需要这样一种方法，它允许传输半径为q0圆之外的空间频率。
发明内容
我们需要以下的本发明的一些特征。当然，本发明不限于这些特征。
按照本发明的一个特征，一种方法包括计算相对于聚焦透镜确定光轴的照明角作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据的函数；记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基空间外差式全息图；在傅里叶空间中通过变换包含空间外差式条纹的记录内容基空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，傅里叶分析包含空间外差式条纹的记录内容基空间外差式全息图；应用数字滤波器以去除原点周围的信号；和完成傅里叶逆变换。
按照本发明的另一个特征，一种机器包括包含聚焦透镜的干涉仪，它记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基空间外差式全息图；与干涉仪耦合的数字记录仪；和计算相对于聚焦透镜确定光轴的照明角作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据函数的计算机。
在结合以下的描述和附图的研究之后，可以更好地理解本发明的这些和其他特征。然而，应当明白，以下的描述说明本发明各个实施例和多个具体细节是通过举例说明而不是限制性的。在不偏离本发明精神的范围内，可以作许多替换，改动，添加和/或调整，而本发明包括所有这些替换，改动，添加和/或调整。
这个说明书中的附图和组成部分用于描述本发明的某些特征。参照附图中说明的典型和非限制性实施例，可以更好地明白本发明的概念以及本发明系统中的各个元件和操作，其中相同的参考数字表示相同的元件。参照这些附图中的一个或多个附图并结合此处给出的描述，可以更好地理解本发明。应当注意，附图中说明的特征不一定是按比例画出的。
图1是标记为“现有技术”的常规直接数字全息术设备的示意图。
图2是按照本发明实施例在同轴位置上离轴照明直接数字全息设备(干涉仪)的示意图。
图3是在离轴位置上图2所示离轴照明直接数字全息设备(干涉仪)的示意图。
图4是按照本发明实施例利用计算机程序可以实施的过程流程图。
具体实施例方式
参照附图中说明的非限制性实施例和以下的详细描述，可以更充分地解释本发明及其各种特征和优点。我们省略对已知原始材料，处理技术，元件和设备的描述，为的是不掩盖本发明的细节。然而，应当明白，说明本发明优选实施例的详细描述和具体例子仅仅是用于说明而不是限制性的，在不偏离本发明精神和/或范围内，本领域专业人员显然可以根据这个公开内容作出各种替换，改动，添加和/或重新安排。
在这个申请中，可以参照括号内阿拉伯数字指出的几个出版物。在说明书结尾和在参考文献标题之后的权利要求书之前，可以找到引用的这些和其他出版物。完整地公开这些出版物可以作为参考，为的是指出本发明的背景和现有技术的状态。
一般地说，本发明的范围可以包括得到，存储和/或重显数字数据。本发明的范围可以包括处理表示图像的数字数据。本发明的范围还可以包括把多个图像的数据变换成合并的图像。
本发明可以包括一种利用离轴照明从直接数字全息术系统中获得提高分辨率全息成像的方法。本发明还可以包括一种利用离轴照明的直接数字全息术(DDH)系统获得提高分辨率全息成像的设备。
一般地说，被观察(成像)的物体经一个或多个光学元件光耦合到照明光源。如参照图1所讨论的，照明光束通常沿着和平行于光轴传输通过目标物镜(即，透镜系统)的中心。这种类型DDH配置可以称之为“同轴照明”，允许获得的物体最高空间频率(q)高达物镜孔径确定的某个限制(q0)。
本发明可以包括“离轴照明”方案，其中照明光源发生横向位移，使光束偏心传输通过物镜，但仍然平行于光轴。由于物镜的聚焦效应，照明光束以相对于光轴的某个角度入射到物体上。由于这种离轴照明，与同轴照明比较，物体的较高空间频率(q＞q0)可以传输通过物镜孔径，因此它能被观察到。这是本发明的重大优点。
本发明可以包括扩展的DDH系统(设备)，它适合于数字捕获相同物体的同轴照明全息图和一个或多个离轴照明全息图。本发明还可以包括分析和/或处理(融合)数字捕获的数据。与没有离轴照明数据的情况比较，在任何原始全息图中，形成的融合图像包含较宽范围的空间频率，从而显著提高系统的标称成像分辨率。
如上所述，基本DDH系统的成像分辨率是受光学元件的限制，最显著的是孔径光阑，要求它防止因象差造成的图像质量退化。要求孔径光阑防止较高频率的混淆和成像质量的退化。这意味着，DDH系统的光学元件是这样的，仅能发射半径为q0圆范围内的物体空间频率。在同轴照明的情况下，半径为q0的孔径是以零空频(q＝0)为中心。在离轴照明的情况下，半径为q0的孔径在频率域中发生位移(例如，向左位移)。这意味着，在沿孔径位移的方向上，可以发射q＞q0的空间频率。在下侧，相反方向上q接近于q0的一些空频已“丢失”。通过获得沿相反方向位移照明的第二个图像，孔径发生位移(例如，向右位移)，因此重新得到第一个图像中“丢失”的空间频率，它具有大于q0的附加频率。融合这两个图像的信息导致有较高分辨率的一个图像。由于DDH记录复图像波的相位信息，可以融合两个(或多个)图像的信息，它具有显著优越的结果。本发明可以提高与取向无关的一般物体结构分辨率。
本发明可以包括扩展的基本DDH系统，它能够自动捕获同轴照明和离轴照明的全息图。本发明还可以包括分析和融合这些全息图结果的方法，用于产生比现有DDH技术更高空间分辨率的可观察物体表示。
从图1中可以看出，物光束125平行于光轴127。如上所述，这种设置可以称之为同轴照明。另一方面，离轴照明是指这样一种情况，其中物光束125以相对于光轴127的某个角度入射到物体130上(例如，图3中的物光束215，305)。有许多方法可以实现离轴照明；此处给出的方法仅仅是代表性的，而不是限制性的例子。
参照图2和3，它们说明离轴照明DDH设备的实施例。在图2和3中，对图1作了两个主要的改动。第一个改动是，激光源105，扩束器/空间滤波器110，和透镜115组合成计算机控制的可移动闭合体205。闭合体205可以沿基本平行于光轴127的轴移动。更详细地说，闭合体205可以沿与分束器120法线基本共面的轴移动。
仍然参照图2和3，第二个改动是，添加物镜210。在图2中，激光源闭合体205放在这样的位置上，物光束125从分束器120反射后传输通过物镜210的中心。然后，物光束125离开物镜210，并入射到以光轴127为中心的物体130上。在这种配置中，实现同轴照明和图2的系统与图1中的系统基本相同。
然而，在图3中，激光源闭合体205发生位移(在这个具体配置中是向上位移)，因此，物光束125偏心传输通过物镜210。当然，激光源闭合体205也可以向下位移。由于物镜210的聚焦性质，离开物镜210的物光束215以相对于光轴127的某个角度入射到物体130上，从而实现离轴照明。因此，物光束215可以基本非平行于光轴127入射到物体130上。从物体反射的物光束305离轴传输返回通过物镜210，但由于物镜210和聚焦透镜150的光学性质，物光束仍然聚焦到CCD上(未画出)。在离轴照明的情况下，衍射性质(1)的作用是，物光束305与参考光束135之间干涉在CCD上形成的全息图包含一些利用同轴照明不能观察到的物体空间频率。
因此，本发明可以包括一种可以数字记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图的设备，包括激光器；与激光器光耦合的分束器；与分束器光耦合的参考光束反射镜；与分束器光耦合的物体；与参考光束反射镜和物体光耦合的聚焦透镜；与聚焦透镜光耦合的数字记录仪；和完成傅里叶变换，应用数字滤波器，和完成傅里叶逆变换的计算机，其中参考光束以非垂直角入射到参考光束反射镜，物光束以相对于聚焦透镜确定光轴的角度入射到物体上，构成多个同时参考波和物波的参考光束和物光束被聚焦透镜聚焦到数字记录仪的焦平面上以形成包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图，全息图是由数字记录仪记录，和在傅里叶空间中计算机变换包含空间外差式条纹的记录空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，和在完成傅里叶逆变换之前去除原点周围的信号。该设备可以包括分束器与物体之间光耦合的物镜。该设备可以包括物体与聚焦透镜之间耦合的孔径光阑。分束器，参考光束反射镜和数字记录仪可以确定Michelson几何结构。分束器，参考光束反射镜和数字记录仪可以确定Mach-Zehner几何结构。该设备还可以包括与计算机耦合的数字存储媒体，该计算机完成傅里叶变换，应用数字滤波器，和完成傅里叶逆变换。数字记录仪可以包括确定像素的CCD摄像机350。该设备可以包括激光器与分束器之间光耦合的扩束器/空间滤波器230。可以选取参考光束与物光束之间的角度，和聚焦透镜提供的放大倍数，为了使数字记录仪可以分辨包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图的特征。因此，数字记录仪可以分辨特征，可以提供两种条纹，每种条纹有每条纹两个像素。本发明可以包括利用上述设备制作的空间外差式全息图，它包含在计算机可读媒体上。
所以，本发明可以包括一种记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图的方法，包括把激光束分割成参考光束和物光束；从参考反射镜以非垂直角反射参考光束；从物体以相对于聚焦透镜确定光轴的角度反射物光束；利用聚焦透镜聚焦构成多个同时参考波和物波的参考光束和物光束到数字记录仪的焦平面上以形成包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图；数字记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图；在傅里叶空间中通过变换包含空间外差式条纹的记录空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，傅里叶分析包含空间外差式条纹的记录空间外差式全息图；应用数字滤波器以去除原点周围的信号；和完成傅里叶逆变换。该方法可以包括在从物体以相对于聚焦透镜确定光轴的角度反射物光束之前和在从物体以相对于聚焦透镜确定光轴的角度反射物光束之后，利用物镜衍射物光束。变换记录空间外差式全息图轴的步骤可以包括利用扩展傅里叶变换的变换。数字记录的步骤可以包括利用确定像素的CCD摄像机检测光束。离轴照明空间外差式全息图可以是离轴照明空间低频外差式全息图；词语低频意味着，基本的条纹空间频率是在Nyquist取样限制以下。该方法还可以包括存储包含傅里叶分析空间外差式条纹的空间外差式全息图作为数字数据。该方法还可以包括重显傅里叶分析空间外差式全息图。该方法还可以包括发射傅里叶分析空间外差式全息图。本发明可以包括利用上述方法制备的空间外差式全息图，它包含在计算机可读媒体上。
内容基融合为了采用离轴照明，必须设置诸如离轴照明角和方向的某些成像参数。然而，没有一组成像参数对于每个物体是最佳的，或对于相同物体的每个部分是最佳的。照明到物体中的谷地或沟槽可以使有价值的高度信息退化或完全丢失。所以，我们需要这样一种方法，选取和/或优化有关物体的离轴照明参数。
本发明可以包括一种改进采用离轴照明的DDH系统全息成像方法。这种方法可以利用软件实施。这种方法可以包括选取离轴照明参数作为被观察物体内容的函数。按照取决于给定物体内容的方式，这种方法可以提高利用离轴照明的直接数字全息术(DDH)成像系统的空间和高度分辨率。通过数字处理不同照明角下捕获的给定物体多个确定性选取的全息图，可以实现分辨率的提高。所以，本发明可以解决根据被观察物体内容确定离轴照明参数的需要。
离轴照明参数的选择可以是迭代方式。附加的离轴照明图像可以融合成复合图像。可以汇编附加的(离轴)照明图像，并把它们融合成一个复合图像组或多个复合图像组。
离轴照明参数的选择可以是遗传方式。可以汇编和比较多个复合图像。在两个或多个复合图像之间，可以利用得到最佳分辨率融合图像的一个或多个照明参数作为导向点(例如，终点)，在随后的迭代中进一步优化这些参数。或者，在两个或多个复合图像之间，在随后的迭代期间可以避免得到最差分辨率融合图像的一个或多个照明参数。
这种方法可以包括以下的过程。具有计算机控制物体照明的全息成像系统形成被观察物体的全息图。全息图的数字表示转移到计算机，以及重构和存储物波(即，图像)的数字表示。用户或自动处理操作可以识别有关的特征。指出两个或多个相邻像素上幅度和/或相位变化的数据可以提供有关特征的导向。两个或多个相邻像素上幅度和/或相位的快速变化可以准确反映有关的特征。
通过融合当前的图像与以前的一个或多个图像，可以计算分辨率提高的复合图像。分析复合图像及有关的特征；这个分析结果可以终止过程或提供新的成像控制参数。指出捕获新图像的另一个照明角的这些控制参数可以传输到全息成像系统。可以重复这个过程。按照这种方式，通过适合于被观察物体特征的离轴照明，本发明可以改进全息成像能力。
参照图4，它表示本发明的整体视图。本发明的物理元件可以包括物体1，离轴照明直接数字全息术(DDH)系统3，和用于显示，存储和/或进一步分析的计算机15。本发明的其余部分可以包含软件。物体1是由离轴照明DDH系统3成像。离轴照明DDH系统3可以是图2和3中所示的系统。
再参照图4，DDH系统3的输出是数字全息图2，它传输到复图像重构级5，在其中计算被观察物体1的复数字图像4。在一个实施例中，复图像重构级5可以采用现在专业人员熟知的傅里叶域图像重构。需要指出的是，复数字图像4的幅度指出物体1的反射率，而复数字图像4的相位指出物体1的高度。
仍然参照图4，复数字图像4然后传输到图像存储级7和特征选取级9。图像存储级7把捕获的物体1所有图像收集成一个或多个图像组14。为了形成复合图像，图像存储级7传输一个或多个图像组14和相关的参数12到融合算法13。融合算法13利用一个或多个传输的图像组14以及用于捕获图像组中图像的全部或一些相关成像控制参数以计算较高分辨率的复合融合图像16。在一个实施例中，利用参照图2和3描述的傅里叶域方法，融合算法13可以构造复合的融合图像16。
再参照图4，融合图像16可以传输到成像参数选取级11以及显示，存储，和/或进一步分析级15。特征选取级9把复数字图像4和用户输入或自动特征识别6作为输入。特征选取级9的目的是识别被观察物体1中的一个或多个特征。通过图形用户接口或自动图像处理操作，用户可以识别这些特征。然后，特征选取级9传输特征参数8到成像参数选取级11。成像参数选取级11把特征参数8和当的前融合图像16作为输入。通过分析当前的融合图像16与特征参数8进行比较，成像参数选取级11可以确定是否应当停止处理操作，在融合图像16是足够好的情况下停止处理操作，或确定是否输出一组新的成像控制参数12。新的成像控制参数12可以指令DDH系统2利用成像控制参数12规定的离轴照明角捕获新的全息图。一旦捕获了新的全息图2，在成像参数选取级11确定应当停止处理操作之前，重复以上的过程。
公开的实施例说明计算机控制的可移动闭合体作为完成对准光源，扩束器/空间滤波器和透镜功能的结构，它使物光束同心或偏心传输通过物镜，但用于完成对准光源，扩束器/空间滤波器和透镜功能的结构可以是能够完成对准物光束功能的任何其他结构，它使物光束同心或偏心传输通过物镜，例如，相对于光源，扩束器/空间滤波器和透镜，可以移动分束器，反射镜，物镜，物体，聚焦透镜和CCD摄像机的可移动平台，或一系列可移动光学元件(例如，反射镜)，或柔性光纤和/或光缆。
此处所用的词语“一个”定义为一个或多于一个。此处所用的词语“多个”定义为两个或多于两个。此处所用的词语“另一个”定义为至少第二个或多于第二个。此处所用的词语“包含和/或有”定义为包括(即，开放语言)。此处所用的词语“耦合”定义为连接，虽然不必是直接连接，也不必是机械连接。此处所用的词语“近似”定义为至少接近于给定值(例如，较好是在10％内，更好的是在1％内，最好是在0.1％内)。此处所用的词语“基本上”定义为大部分，但不必是它的全部。此处所用的词语“一般”定义为至少接近于给定的状态。此处所用的词语“部署”定义为设计，建造，运输，安装和/或操作。此处所用的词语“装置”定义为获得某个结果所用的硬件，固件和/或软件。此处所用的词语“程序”或“计算机程序”定义为计算机系统上执行设计的一系列指令。“程序”或“计算机程序”可以包括计算机或计算机系统上执行设计的子程序，函数，过程，目标方法，目标实施方案，可执行应用程序，小应用程序，小服务程序，源代码，目标代码，共享程序库/动态负载库和/或其他的指令系列。此处所用的词语“低频”定义为Nyquist取样限制以下的基本条纹空间频率。
本发明的实际应用本发明的实际应用在技术领域内的价值是计量学。本发明可以与微电子(机械)制造相结合，例如，半导体检验。本发明还可以与纳米技术的研究，开发和制造相结合，例如，纳米可视化，纳米测量等。本发明还可以用于数字处理和/或数字数据采集的干涉仪环境下，例如，基于电子全息术的直接数字全息术工具。实际上，本发明有无数的应用，此处不必一一列举。
本发明的优点至少有下列的几个理由，代表本发明实施例的方法，设备和/或计算机程序是费用低廉和有利的。借助于自动方式或通过图形用户接口的用户输入，本发明可以识别被观察物体中的有关特征。基于被识别的特征，本发明可以控制全息成像系统以提高内容基分辨率。本发明可以提供反馈路径，其中分析当前的融合图像以确定是否应当停止处理操作或计算最佳成像参数以捕获新的全息图。本发明可以提供计算机控制的物体照明。本发明可以融合多个全息图的结果。本发明可以大大提高成像分辨率。与以前的方法比较，本发明可以提高质量和/或降低成本。
在没有不适当试验的情况下，按照公开的内容，可以制成和利用此处公开的所有本发明实施例。本发明不限于此处叙述的理论说明。虽然我们公开了本发明者设想实施本发明的最佳模式，但本发明的实践不受此限制。所以，专业人员可以理解，本发明可以在此处具体描述的条件之外实现。
此外，各个元件不必组合在所公开的配置中，而可以组合成几乎各种配置。此外，对此处描述方法中的步骤或系列步骤可以作改动。此外，虽然此处描述的设备可以是单独的模块，显而易见，这些设备可以集成到与它相关的系统中。此外，每个公开实施例中所有公开的单元和特征可以与每个其他公开实施例中公开的单元和特征进行组合，除了这些单元或特征是互相排斥的。
显而易见，在不偏离本发明概念的精神和/或范围的条件下，各种替换，改动，添加和/或重新安排是可能的。我们认为，所附权利要求书及其相当内容限定本发明概念的精神和/或范围覆盖所有这些替换，改动，添加和/或重新安排。
所附的权利要求书不应当解释成包含装置加功能的限制，除非这种限制是在利用词语“装置”和/或“步骤”的给定权利要求中明确地叙述过。本发明的亚属实施例是在所附独立权利及其相当内容中描述。所附的从属权利要求及其相当内容可以区分本发明的具体实施例。
参考文献(1)Goodman，Joseph W.，“Introduction to Fourier Optics，”McGraw-Hill，1998.
(2)Voelkl，E.et al.，“Introduction to Electron Holography，”Kluwer Academics/PlenumPublishers，1999.
(3)Eugene Hecht，“Optics，Third Edition，”Addison-Wesley，1998，page 465-469；599-602.
权利要求
1.一种记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基离轴照明空间外差式全息图的方法，包括计算相对于聚焦透镜确定光轴的照明角，作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据的函数；从参考反射镜以非垂直角反射参考光束；从物体反射物光束；聚焦参考光束和物光束到数字记录仪的焦平面上以形成包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基离轴照明空间外差式全息图；和数字记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基离轴照明空间外差式全息图。
2.按照权利要求1的方法，还包括在傅里叶空间中通过变换包含空间外差式条纹的记录内容基离轴照明空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，傅里叶分析包含空间外差式条纹的记录内容基离轴照明空间外差式全息图；应用数字滤波器去除原点周围的信号；和完成傅里叶逆变换。
3.按照权利要求1的方法，还包括融合傅里叶分析内容基离轴照明空间外差式全息图与至少一个傅里叶分析空间外差式全息图以计算单个复合图像。
4.按照权利要求3的方法，其中傅里叶分析空间外差式全息图包含复合图像。
5.按照权利要求3的方法，还包括重显单个复合图像。
6.按照权利要求3的方法，还包括发射单个复合图像。
7.按照权利要求1的方法，其中计算相对于聚焦透镜确定光轴的照明角作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据的函数包括从傅里叶分析空间外差式全息图中选取感兴趣的特征。
8.按照权利要求7的方法，其中数字记录的步骤包括利用确定像素的CCD摄像机检测光束。
9.按照权利要求8的方法，其中感兴趣的特征是由这样的数据确定，该数据指出选自至少两个像素上幅度和相位中至少一个的变化。
10.按照权利要求1的方法，还包括确定是否记录另一个内容基空间外差式全息图。
11.按照权利要求10的方法，还包括记录另一个内容基空间外差式全息图。
12.按照权利要求11的方法，还包括在傅里叶空间中通过变换包含空间外差式条纹的另一个记录内容基离轴照明空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，傅里叶分析包含空间外差式条纹的记录另一个内容基离轴照明空间外差式全息图；应用数字滤波器去除原点周围的信号；和完成傅里叶逆变换。
13.按照权利要求12的方法，还包括融合傅里叶分析另一个内容基空间外差式全息图与至少一个傅里叶分析空间外差式全息图以计算单个复合图像。
14.按照权利要求1的方法，还包括存储包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基空间外差式全息图作为数字数据。
15.一种计算机程序，包括可平移的计算机或机器可读程序单元以执行按照权利要求1的方法。
16.一种机器可读媒体，包含按照权利要求1方法产生的数据。
17.一种可以数字记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基离轴照明空间外差式全息图的设备，包括照明光源；与照明光源光耦合的分束器；与分束器光耦合的参考光束反射镜；聚焦透镜；与聚焦透镜光耦合的数字记录仪；和计算机，它控制相对于聚焦透镜确定光轴的照明角作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据的函数，完成傅里叶变换，应用数字滤波器，和完成傅里叶逆变换，其中参考光束以非垂直角入射到参考光束反射镜，物光束以相对于聚焦透镜确定光轴的角度入射到物体上，参考光束和物光束被聚焦透镜聚焦到数字记录仪的焦平面以形成包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基离轴照明空间外差式全息图，全息图是由数字记录仪记录，和在傅里叶空间中计算机变换包含空间外差式条纹的记录离轴照明空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，和在完成傅里叶逆变换之前去除原点周围的信号。
18.按照权利要求17的设备，还包括分束器与物体之间光耦合的物镜。
19.按照权利要求17的设备，其中每个照明光源包括激光器。
20.按照权利要求17的设备，其中数字记录仪包括确定像素的CCD摄像机。
21.按照权利要求27的设备，其中选取参考光束与物光束之间的角度，和聚焦透镜提供的放大倍数，为了使数字记录仪可以分辨包含傅里叶分析空间外差式条纹的离轴照明空间外差式全息图的特征并提供两种条纹，每种条纹有每条纹两个像素。
22.按照权利要求17的设备，其中照明光源可以相对于分束器移动。
23.按照权利要求16的设备，其中分束器，参考光束反射镜和数字记录仪确定Michelson几何结构。
24.按照权利要求16的设备，其中分束器，参考光束反射镜和数字记录仪确定Mach-Zehner几何结构。
25.按照权利要求16的设备，还包括与计算机耦合的数字存储媒体，该计算机完成傅里叶变换，应用数字滤波器，和完成傅里叶逆变换。
26.按照权利要求17的设备，其中计算机计算相对于聚焦透镜确定光轴的照明角作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据的函数。
27.一种机器可读媒体，它包括使用权利要求16的设备产生的数据。
全文摘要
我们描述内容基融合离轴照明直接数字全息术的系统和方法。一种方法包括计算相对于聚焦透镜确定光轴的照明角作为代表傅里叶分析空间外差式全息图数据的函数；记录包含傅里叶分析空间外差式条纹的内容基空间外差式全息图；在傅里叶空间中通过变换包含空间外差式条纹的记录内容基空间外差式全息图的轴到参考光束与物光束之间角度确定的外差式载波频率上，傅里叶分析包含空间外差式条纹的记录内容基空间外差式全息图；应用数字滤波器以去除原点周围的信号；和完成傅里叶逆变换。
文档编号G01B9/021GK1688945SQ03823809
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月3日 优先权日2002年9月3日
发明者杰弗利·R.·普莱斯 申请人:Ut-巴特勒有限责任公司