一種基于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基于光強(qiáng)傳輸方程的相位恢復(fù)技術(shù)是一種非干涉的定量相位恢復(fù)方法，該方法通過測(cè)量聚焦面和離焦面的強(qiáng)度信息來進(jìn)行相位重構(gòu)。相比于傳統(tǒng)的干涉技術(shù)，光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)只需測(cè)量單一光路的光場(chǎng)分布，而不需要物光和參考光的疊加，所以無需復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)且對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境沒有茍1刻的要求;其次，光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)可由測(cè)量的強(qiáng)度圖像直接求解得到相位，不需要對(duì)獲得的相位進(jìn)行解包裹，而解包裹算法通常很復(fù)雜且需要對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償;所以，基于光強(qiáng)傳輸方程的相位恢復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于X射線成像、天文學(xué)成像、自適應(yīng)光學(xué)、二元光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)相位顯微等眾多領(lǐng)域。
[0003]基于光強(qiáng)傳輸方程的相位恢復(fù)技術(shù)一般需要3幅強(qiáng)度圖像進(jìn)行相位重構(gòu):一幅聚焦強(qiáng)度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負(fù)離焦強(qiáng)度圖像。傳統(tǒng)的光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置需要手動(dòng)或者機(jī)械移動(dòng)CCD或者物體，這將不可避免的會(huì)引入人為誤差或者機(jī)械系統(tǒng)誤差;其次，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置相機(jī)每次只拍攝一幅強(qiáng)度圖像，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，所以不能對(duì)相對(duì)快速移動(dòng)的動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有應(yīng)用裝置存在的缺陷，提供一種基于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，是一種非機(jī)械的并可以對(duì)快速移動(dòng)的動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行測(cè)量的簡(jiǎn)單、高速、有效的定量相位恢復(fù)應(yīng)用裝置。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的思路如下:
為能對(duì)相對(duì)快速移動(dòng)的動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行測(cè)量，利用分光片與反射鏡將成像光束一分為三，由一個(gè)CCD同時(shí)采集一幅聚焦強(qiáng)度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負(fù)離焦強(qiáng)度圖像;為避免傳統(tǒng)光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置手動(dòng)或者機(jī)械移動(dòng)CCD或者物體引入的人為誤差或者機(jī)械系統(tǒng)誤差，可以采用空間光調(diào)制器調(diào)節(jié)三幅強(qiáng)度圖像的離焦距離。
[0006]基于以上思路，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，包括光源，4f系統(tǒng)，分光片，反射鏡和CCD ；被測(cè)物體設(shè)置于光源和4f系統(tǒng)之間，在4f系統(tǒng)后方設(shè)置第一分光片，第一分光片上方設(shè)置第一空間光調(diào)制器，下方正交設(shè)置第二分光片，后方設(shè)置第一反射鏡和第二反射鏡彼此正交;所述第二分光片前方設(shè)置CCD，后方設(shè)置第二空間光調(diào)制器以及第三反射鏡和第四反射鏡彼此正交，下方設(shè)置第三空間光調(diào)制器;光源準(zhǔn)直后照射到被測(cè)物體上形成物光束，物光束經(jīng)過4f系統(tǒng)后形成成像光束，成像光束被分光片、反射鏡與空間光調(diào)制器分為三束子光束;調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器上的角譜傳遞函數(shù)，使CCD采集的三幅強(qiáng)度圖像分別為一幅聚焦強(qiáng)度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負(fù)離焦強(qiáng)度圖像;最后將采集到的圖像應(yīng)用于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)重建出物體的相位。
[0007]所述光源包括He-Ne激光器、空間光濾波器、第一孔徑光闌、第一準(zhǔn)直透鏡，所述He-Ne激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)過空間光濾波器、第一孔徑光闌、第一準(zhǔn)直透鏡變成平行光束后照射到被測(cè)物體上。
[0008]或者所述光源包括LED燈、第二孔徑光闌、第二準(zhǔn)直透鏡、場(chǎng)調(diào)制掩膜，所述LED燈發(fā)出的光依次經(jīng)過第二孔徑光闌、第二準(zhǔn)直透鏡、場(chǎng)調(diào)制掩膜后照射到被測(cè)物體上。
[0009]所述4f系統(tǒng)由兩個(gè)傅里葉變換透鏡組成，兩個(gè)傅里葉變換透鏡之間的距離為二者焦距之和;所述被測(cè)物體放在第一傅里葉變換透鏡的前焦點(diǎn)處，準(zhǔn)直后的平行光束照射到被測(cè)物體上，經(jīng)過第一傅里葉變換透鏡后在透鏡后焦面形成物體的傅里葉變換頻譜，再通過第二傅里葉變換透鏡在像面形成物體的像；由于4f系統(tǒng)物像成嚴(yán)格共軛關(guān)系，所以被測(cè)物體通過4f系統(tǒng)后形成等倍率放大、無畸變的像。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明裝置通過單次圖像采集定量恢復(fù)出相位，非常適用于對(duì)動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行成像，例如活體細(xì)胞;其次由于采集過程不需要任何機(jī)械移動(dòng)與調(diào)整，所以避免了機(jī)械移動(dòng)帶來的人為誤差或者機(jī)械系統(tǒng)誤差，為光強(qiáng)傳輸相位成像技術(shù)提供了一種簡(jiǎn)單、高速、有效、穩(wěn)定、實(shí)用的成像應(yīng)用系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明基于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置光路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說明。
[0013]—種基于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，包括光源，4f系統(tǒng)，分光片，反射鏡和CCD;被測(cè)物體9設(shè)置于光源和4f系統(tǒng)之間，在4f系統(tǒng)后方設(shè)置第一分光片12，第一分光片12上方設(shè)置第一空間光調(diào)制器15，下方正交設(shè)置第二分光片16，后方設(shè)置第一反射鏡13和第二反射鏡14彼此正交;所述第二分光片16前方設(shè)置(XD21，后方設(shè)置第二空間光調(diào)制器17以及第三反射鏡19和第四反射鏡20彼此正交，下方設(shè)置第三空間光調(diào)制器18;光源準(zhǔn)直后照射到被測(cè)物體9上形成物光束，物光束經(jīng)過4f系統(tǒng)后形成成像光束，成像光束被分光片、反射鏡與空間光調(diào)制器分為三束子光束；調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器上的角譜傳遞函數(shù)，使CCD21采集的三幅強(qiáng)度圖像分別為一幅聚焦強(qiáng)度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負(fù)離焦強(qiáng)度圖像;最后將采集到的圖像應(yīng)用于光強(qiáng)傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)重建出物體的相位。
[0014]所述光源包括He-Ne激光器1、空間光濾波器2、第一孔徑光闌3、第一準(zhǔn)直透鏡4，所述He-Ne激光器I發(fā)出的激光依次經(jīng)過空間光濾波器2、第一孔徑光闌3、第一準(zhǔn)直透鏡4變成平行光束后照射到被測(cè)物體9上。
[0015]所述光源包括LED燈5、第二孔徑光闌6、第二準(zhǔn)直透鏡7、場(chǎng)調(diào)制掩膜8，所述LED燈5發(fā)出的光依次經(jīng)過第二孔徑光闌6、第二準(zhǔn)直透鏡7、場(chǎng)調(diào)制掩膜8后照射到被測(cè)物體9上。