本发明涉及非相干数字全息产生技术领域，具体是基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息产生装置，在数字全息和荧光显微成像等多个相关领域都有应用前景。
背景技术：
非相干数字全息术摆脱了传统数字全息术对于相干光源的依赖，将全息术的应用范围扩展至荧光三维显微成像、彩色全息和自适应光学等应用领域。非相干全息术通过某种光学技巧将来源于空间非相干物体上同一点的光波分为两束，利用这两束光波的空间自相干性实现点源全息图的记录，所有点源全息图的非相干叠加构成物体的全息图。使用图像采集设备记录全息图，在计算机中对其进行数值再现可以恢复原始物体的三维位置信息。目前比较常用的分光器件有：空间光调制器、双折射晶体透镜和液晶梯度折射率透镜等，但是上述器件比如空间光调制器对于性能要求较高且需要程序调节控制，较为繁琐；双折射透镜对材料要求较高，不易加工且定制精度不高，除此之外所需成本较高。
偏振平面透镜由平面透镜与偏振液晶薄膜组成，其焦距取决于输入偏振的相位，对于右旋圆偏振光，透镜将产生某一焦距，而左旋圆偏振光将产生符号相反的焦距。非偏振光将同时产生一个正的和一个负的焦距，两个输出波均为圆偏振并且彼此正交，此特性完全可实现分光器件所达到的效果。与传统透镜相比，偏振平面透镜在可见光和红外光波段具有高透射率，损耗较少，其厚度大约0.45mm，可以当做一个理想的薄透镜，能够消除球差，在ar、相机、天文学、卫星和安全等方面均可应用。
与空间光调制器等分光器件相比，偏振平面透镜能完美实现波前调制和分光的功能，且具有操作简单，易于调节，成本较低等众多优点，极其适合用于非相干数字全息技术。
技术实现要素：
本发明提供一种基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息产生装置，该装置利用偏振平面透镜的调制和分光特性，具有结构紧凑，经济实用，装置搭建方便，易于调节的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息产生装置，特点在于其构成包括：非相干光源，以及沿该非相干光源出射的非相干光光路方向依次设有第一聚焦元件，空间滤波器，第二聚焦元件，成像物体，偏振带通滤光片，全波液晶可变延迟器，四分之一波片，偏振平面透镜，第三聚焦元件，第四聚焦元件，带孔二分之一波片和cmos相机；
所述的第一聚焦元件将非相干光源所出射的非相干光准直为平行光进入空间滤波器，经过所述的空间滤波器滤波后射入所述的第二聚焦元件，该第二聚焦元件将入射的非相干光准直为平行光后透过成像物体，进入偏振带通滤光片，所述的偏振带通滤光片的偏振轴与光路成90°，得到的线偏振光入射到所述的全波液晶可变延迟器，该全波液晶可变延迟器的慢轴与光路成135°，所述的四分之一波片的快轴与光路成90°，该四分之一波片将入射的线偏振光变为第一左旋圆偏振光和第一右旋圆偏振光，所述的第一左旋圆偏振光经过所述的偏振平面透镜得到第二右旋圆偏振光，所述的第一右旋圆偏振光经过所述的偏振平面透镜得到第二左旋圆偏振光，所述的第二右旋圆偏振光依次经第三聚焦元件和第四聚焦元件后聚焦通过所述的带孔二分之一波片的小孔得到第三右旋圆偏振光，所述的第二左旋圆偏振光经该带孔二分之一波片改变旋向得到第四右旋圆偏振光，所述的第三右旋圆偏振光和第四右旋圆偏振光在cmos相机中重叠得到记录物体信息的干涉图样。
所述的偏振平面透镜具有波前调制和分光的特性。
所述的带孔二分之一波片具有改变圆偏振光旋向以及减少光强损耗的作用。
通过调节所述的第三聚焦元件和第四聚焦元件之间的间距，实现第二右旋圆偏振光的位置和面积与第二左旋圆偏振光的位置和面积重叠。
改变加载在全波液晶可变延迟器上的电压可获得具有不同相位的全息图，在计算机中利用相移法对其进行数值再现可恢复原始物体的信息，从而实现基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息装置。
与现有技术相比，本发明具有如下的显著特点：
1、本发明采用偏振平面透镜，避免了利用空间光调制器等繁琐的调节控制过程，使得测量装置搭建简单，易于调节且显著降低了其成本。
2、本发明采用带孔的二分之一波片改变其中左旋圆偏振光的旋向，使两束圆偏振光旋向一致进行干涉且减少了使用线偏振片所造成的光强损耗。
附图说明
图1为本发明基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息产生装置的光路图；
图2为本发明所测量的多幅相移干涉图样，其中(a)为相移为π的干涉图样，(b)为相移为3π/2的干涉图样，(c)为相移为2π的干涉图样；
图3为在计算机中利用相移法对干涉图样进行数值再现得到的物体的像，其中，(a)为分辨率板的数值重建像，(b)为(a)中红色方框中放大部分的像。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但是不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息产生装置，构成包括：非相干光源1、在主光路上设置第一聚焦元件2、空间滤波器3、第二聚焦元件4、成像物体5、偏振带通滤光片6、全波液晶可变延迟器7、四分之一波片8、偏振平面透镜9、第三聚焦元件10、第四聚焦元件11、带孔二分之一波片12、cmos相机13；
焦距为75mm的第一消色差双胶合透镜将中心波长为530nm，带宽30nm的非相干光源所出射的非相干光准直为平行光进入空间滤波器，经过空间滤波器得到质量良好的非相干光，所述的焦距为75mm的第二消色差双胶合透镜将入射的非相干光准直为平行光透过成像物体1951usaf分辨率测试靶，进入偏振带通滤光片，所述的偏振带通滤光片其偏振轴与水平面成90°，得到的线偏振光入射到所述的全波液晶可变延迟器，其慢轴与水平面成135°，所述的532nm零级四分之一波片其快轴与水平面成90°，其将入射的线偏振光变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，所述的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光经过具有波前调制和分光特性的偏振平面透镜分别得到发散的右旋圆偏振光和会聚的左旋圆偏振光，所述的焦距为300mm的第三消色差双胶合透镜和焦距为1000mm的第四消色差双胶合透镜改变两者间距离可调整两束光重合的位置与重叠面积，其中偏振平面透镜与第三消色差双胶合透镜相距400mm,第三消色差双胶合透镜与第四消色差双胶合透镜相距50mm,所述的发散的右旋圆偏振光经过第三聚焦元件和第四聚焦元件调节后其焦点正好透过带孔二分之一波片的小孔，其中心波长为530nm，中心小孔直径为1mm,所述的带孔二分之一波片将入射的左旋圆偏振光改变旋向得到右旋圆偏振光，而透过小孔的右旋圆偏振光不改变旋向，所述的两束右旋圆偏振光在cmos相机中重叠得到记录物体信息的干涉图样。改变加载在全波液晶可变延迟器上的电压可获得具有不同相位的全息图，如图2所示，在计算机中利用相移法对其进行数值再现可恢复原始物体的信息，如图3所示，从而实现基于偏振平面透镜的菲涅尔非相干相关数字全息装置。