一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法
【专利摘要】本发明属于光学工程领域，涉及一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法。本发明可在不影响全息图质量的前提下，采用观察参考光路和物光光路在远处白板上的投影，对空间滤波器进行粗调；然后利用固定好高度的可变光阑对所述的空间滤波器进行微调；利用粗调和微调的方法对以后的器件分别进行调节，最后达到参考光路和物光光路能够产生明显的明暗相间的干涉条纹的效果。通过本发明所提供的方法，可在不增加硬件成本的基础上，弥补现有光路搭建方法的不足，节约调整参考光路和物光光路高度以及搭建整个光路所花费的时间。
【专利说明】一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法，更具体的说，本发明所提供的搭建方法，可以提高数字全息光学记录实验中光路搭建的速度。
【背景技术】
[0002]数字全息起源于20世纪70年代，它的本质是用光电传感器件(如CXD或CMOS)代替干板记录全息图，然后将采集到的全息图存入计算机，用计算机模拟光学衍射过程来实现被记录物体的全息再现和处理。数字全息与传统光学全息相比具有制作成本低，成像速度快，记录和再现灵活等优点。近年来，随着计算机特别是高分辨率CCD的发展，数字全息技术及其应用受到越来越多的关注，其应用范围已涉及形貌测量、变形测量、粒子场测试、数字全息显微、防伪、三维图像识别、医学诊断等许多领域。
[0003]在数字全息记录的过程中，光路的搭建会花费较长的时间和精力。针对此问题，本发明给出了一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法，无需增加硬件成本，但该方法与以往的光路搭建方法的最大差别是，在保证全息图质量的前提下，节约了调整参考光路和物光光路高度以及搭建整个光路所花费的时间。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法，经过修改后的光路搭建方法，可以弥补现有光路搭建方法的不足，节约了调整参考光路和物光光路高度以及搭建整个光路所花费的时间。
[0005]所述的数字全息记录过程光路系统包括:
[0006]用于投射激光的He-Ne内腔激光器，投影光源的个数为I个；
[0007]用于高度标尺的可变光阑，可变光阑的内径调整范围为Φ2-Φ28，外径为Φ50，可变光阑的个数为I个；
[0008]用于调整物光和参考光光强比的可调衰减器，衰减器个数为I个；
[0009]用于分光用的分管光楔，分光光楔的个数为2个；
[0010]用于抑制背景杂光的空间滤波器，空间滤波器的个数为2个；
[0011]用于光线准直的双凸透镜，双凸透镜的个数为2个；
[0012]用于反射光路的反射镜，反射镜的个数为2个；
[0013]用于放置目标物的波片架，波片架的个数为I个；
[0014]用于采集全息图的CMOS相机，分辨率为1280*1024，CMOS相机的个数为I个；
[0015]用于支撑器件的调节套筒和支杆若干；
[0016]用于安置器件的导轨，导轨的个数为2个；
[0017]用于连接导轨的导轨连接板，导轨连接板的个数为2个；
[0018]本发明所设计的快速搭建数字全息记录过程光路的方法，具体操作步骤如下:
[0019]步骤1:安装激光器，固定可变光阑的高度和孔径，调整所述的激光器水平，使出射光在近处和远处都能通过所述的可变光阑，调整完成后锁紧所述的激光器的高度，固定好的所述可变光阑可作为下面实验步骤中光路调整的高度标尺；
[0020]步骤2:安装分光光楔，调整所述的分光光楔的镜架，将所述的可变光阑作为高度标尺放置，调节所述的分光光楔的高度，使得激光尽可能的打在所述的分光光楔的中心处，调整好所述的分光光楔的高度后锁定所述的分光光楔的高度，在所述的分光光楔的反射光路中，调整所述的分光光楔镜架的俯仰旋钮，使反射光在近处和远处都能通过所述的可变光阑，在此尽可能使所述的分光光楔的楔角所在平面与水平面平行，以保证透射光和反射光不发生上下方向的偏折；
[0021]步骤3:在参考光和物光的光路中分别安装空间滤波器，此时未在所述的空间滤波器中加入针孔，首先分别粗调所述的两个空间滤波器的高度，使得激光透过显微物镜后的投射在远处白板上扩束光斑高度一致，再使用所述的可变光阑对已粗调好的高度进行精调，使得激光透过所述的显微物镜后的扩束光斑中心与所述的可变光阑的中心重合，此时锁定所述的空间滤波器的高度以及平移台水平位置旋钮，在所述的空间滤波器中加入针孔，旋转螺纹付推物镜靠近针孔，在此过程中不断调节针孔位置旋钮，当透射光的光强最大、无衍射环且高度相等时，所述的空间滤波器的调整完毕；
[0022]步骤4:在参考光和物光的光路中分别安装准直用的双凸透镜，调整两个所述的双凸透镜，使出射光斑在远处和近处的直径大致相等，此时，所述的双凸透镜的调整完毕；
[0023]步骤5:在参考光光路中安装反射镜，在物光光路中安装分光光楔，微调反射镜和所述的分光光楔的俯仰角度，使得参考光和物光相互干涉，能够在白板上观察到清晰的干涉条纹，为了得到携带物体完整信息的全息图，同时又受到现有数字相机分辨率的限制，需要使所述的两束光有轻微的夹角，
[0024]设物光和参考光在全息图表面上的最大夹角炉max，则数字相机平面上形成的最小条纹间距Aemin为:
[0025]
【权利要求】
1.一种快速搭建数字全息记录过程光路的方法，所述的数字全息记录过程光路的特征是由参考光和物光构成，所述的参考光是由激光发射器发射出来的光经过分光光楔、空间滤波器、双凸透镜、反射镜后的一束光，所述的物光是经过分光光楔反射到反射镜上，透过空间滤波器、双凸透镜、分光光楔产生的一束光，所述的参考光和物光相交产生干涉条纹投射到CCD相机上进行采集，所述的快速搭建数字全息记录过程光路的方法，其特征是，包括下列步骤: 步骤1:安装激光器，固定可变光阑的高度和孔径，调整所述的激光器水平，使出射光在近处和远处都能通过所述的可变光阑，调整完成后锁紧所述的激光器的高度，固定好的所述可变光阑可作为下面实验步骤中光路调整的高度标尺； 步骤2:安装分光光楔，调整所述的分光光楔的镜架，将所述的可变光阑作为高度标尺放置，调节所述的分光光楔的高度，使得激光尽可能的打在所述的分光光楔的中心处，调整好所述的分光光楔的高度后锁定所述的分光光楔的高度，在所述的分光光楔的反射光路中，调整所述的分光光楔镜架的俯仰旋钮，使反射光在近处和远处都能通过所述的可变光阑，在此尽可能使所述的分光光楔的楔角所在平面与水平面平行，以保证透射光和反射光不发生上下方向的偏折； 步骤3:在参考光和物光的光路中分别安装空间滤波器，此时未在所述的空间滤波器中加入针孔，首先分别粗调所述的两个空间滤波器的高度，使得激光透过显微物镜后的投射在远处白板上扩束光斑高度一致，再使用所述的可变光阑对已粗调好的高度进行精调，使得激光透过所述的显微物镜后的扩束光斑中心与所述的可变光阑的中心重合，此时锁定所述的空间滤波器的高度以及平移台水平位置旋钮，在所述的空间滤波器中加入针孔，旋转螺纹付推物镜靠近针孔，在此过程中不断调节针孔位置旋钮，当透射光的光强最大、无衍射环且高度相等时，所述的空间滤波器的调整完毕； 步骤4:在参考光和物光的光路中分别安装准直用的双凸透镜，调整两个所述的双凸透镜，使出射光斑在远处和近处的直径大致相等，此时，所述的双凸透镜的调整完毕； 步骤5:在参考光光路中安装反射镜，在物光光路中安装分光光楔，微调反射镜和所述的分光光楔的俯仰角度，使得参考光和物光相互干涉，能够在白板上观察到清晰的干涉条纹，为了得到携带物体完整信息的全息图，同时又受到现有数字相机分辨率的限制，需要使所述的两束光有轻微的夹角， 设物光和参考光在全息图表面上的最大夹角仍nax，则数字相机平面上形成的最小条纹间距Λ efflin为:
【文档编号】G03H1/12GK103616810SQ201310680493
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】宋丽梅, 常玉兰, 邢广鑫, 李大鹏, 李宗艳, 王朋强 申请人:天津工业大学