專(zhuān)利名稱(chēng)：高衍射介質(zhì)內(nèi)部隱藏物體成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于數(shù)字全息技術(shù)的高衍射介質(zhì)內(nèi)部隱藏物體成像系統(tǒng)及成像方法，屬于衍射成像，數(shù)字全息技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)隱藏在高衍射介質(zhì)后方物體成像一直是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，過(guò)去幾十年中， 學(xué)者們提出過(guò)多種方法在該領(lǐng)域進(jìn)行過(guò)嘗試，均未得到很好的效果。X射線(xiàn)的穿透性能最好，并且已經(jīng)進(jìn)入商用，但其設(shè)備復(fù)雜且昂貴，并且會(huì)產(chǎn)生輻射，所以用可見(jiàn)光波段成像一直是研究的目標(biāo)和方向；在1991年美國(guó)L.Wang等人發(fā)表的論文《Ballistic 2_D imaging through scattering walls using an ultrafast optical kerr gate〉〉提出用超快Kerr 門(mén)效應(yīng)對(duì)隱藏物體成像并取得較好效果，但其技術(shù)復(fù)雜難以實(shí)用；在1999年美國(guó)E. N. Leith 等人發(fā)表的論文〈〈Realization of Time Gating by use of Spatial Filtering〉〉中用飛秒激光器實(shí)現(xiàn)去實(shí)現(xiàn)對(duì)隱藏在高衍射介質(zhì)后方物體成像，但由于飛秒激光器的昂貴而沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展下去。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決。無(wú)法直接成像或測(cè)量隱藏在肌肉組織或其他高衍射介質(zhì)內(nèi)部的物體的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種短相干數(shù)字全息對(duì)高衍射介質(zhì)后方物體成像系統(tǒng)。高衍射介質(zhì)內(nèi)部隱藏物體成像系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)上方安裝CCD相機(jī)11，其下方裝配衍射介質(zhì)12、樣品13、線(xiàn)性平移臺(tái)14，毛玻璃6連接在.線(xiàn)形平移臺(tái)14上；衍射介質(zhì)12的一側(cè)依次安裝平面鏡10、針孔9、顯微物鏡8、平面鏡組7 ；毛玻璃6下方依次安裝分束晶體3、線(xiàn)性平移臺(tái)5，平面鏡組4連接在線(xiàn)性平移臺(tái)5上；分束晶體3遠(yuǎn)離顯微物鏡8的一側(cè)依次安裝凸透鏡2、激光二極管1。所述的平面鏡組4和平面鏡組7由兩片互相垂直的平面鏡組成。激光從激光二極管1中發(fā)射，經(jīng)過(guò).凸透鏡2轉(zhuǎn)換成平面光波，被分束晶體3分為物光光路和參考光路兩束物光光路路向下經(jīng)過(guò)安裝在線(xiàn)性平移臺(tái)5上的平面鏡組4相互垂直的平面鏡兩次反射，光線(xiàn)傳播方向改變了 180°，光線(xiàn)向上穿過(guò)安裝在線(xiàn)性平移臺(tái)14 上的毛玻璃6、樣品13和衍射介質(zhì)12后，射入CXD相機(jī)11 ；參考光路經(jīng)過(guò)平面鏡組7相互垂直的平面鏡兩次反射被顯微物鏡8聚焦、針孔9濾波后經(jīng)過(guò)反射鏡10打入CCD相機(jī)11。 C⑶相機(jī)11與計(jì)算機(jī)15相連?；跀?shù)字全息技術(shù)的高衍射介質(zhì)內(nèi)部隱藏物體成像系統(tǒng)的成像方法，其特征在于包括下述步驟1)通過(guò)移動(dòng)線(xiàn)性平移臺(tái)5使物光和參考光光程相等；2)移動(dòng)光路中線(xiàn)性平移臺(tái)14 一次計(jì)算機(jī)中記錄一次全息圖，共記錄N幅全息圖， N的最佳取值為60，3)用費(fèi)涅耳衍射積分公式分別對(duì)N幅全息圖做再現(xiàn)，最后將其疊加，[0012]其中ρ代表空間坐標(biāo)，f(k) (ρ)是費(fèi)涅耳衍射積分公式對(duì)第k幅數(shù)字全息圖的再現(xiàn)結(jié)果，k彡N，I I代表取模，h(p)是疊加后得到的結(jié)果，N為全息圖的幅數(shù)。本實(shí)用新型可以獲得如下有益效果1.在可見(jiàn)光波段用短相干數(shù)字全息的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)隱藏在高衍射介質(zhì)內(nèi)部物體成像。2.和其他系統(tǒng)相比，本套系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方法容易，成本低。
圖1為短相干數(shù)字全息對(duì)高衍射介質(zhì)后方物體成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為實(shí)施例中所用待成像的二值物體；圖3為實(shí)施例1中短相干數(shù)字全息透過(guò)生物介質(zhì)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖4為實(shí)施例2中短相干數(shù)字全息透過(guò)生物介質(zhì)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖中1、激光二極管，2、凸透鏡，3、分束晶體，4、平面鏡組，5、線(xiàn)性平移臺(tái)，6、毛玻璃，7、平面鏡組，8、顯微物鏡，9、針孔，10、平面鏡，11、CCD相機(jī)，12、衍射介質(zhì)，13、樣品，14、 線(xiàn)性平移臺(tái)，15、計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)于本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。采用如圖1所示的布置方式，系統(tǒng)上方安裝CCD相機(jī)11，其下方裝配衍射介質(zhì)12、 樣品13、線(xiàn)性平移臺(tái)14，毛玻璃6連接在.線(xiàn)形平移臺(tái)14上；衍射介質(zhì)12的一側(cè)依次安裝平面鏡10、針孔9、顯微物鏡8、平面鏡組7 ；毛玻璃6下方依次安裝分束晶體3、線(xiàn)性平移臺(tái) 5，平面鏡4組連接在線(xiàn)性平移臺(tái)5上；分束晶體3遠(yuǎn)離顯微物鏡8的一側(cè)依次安裝凸透鏡 2、激光二極管1。所述的平面鏡組4和平面鏡組7由兩片互相垂直的平面鏡組成。激光從激光二極管1中發(fā)射，經(jīng)過(guò).凸透鏡2轉(zhuǎn)換成平面光波，被分束晶體3分為物光光路和參考光路兩束物光光路路向下經(jīng)過(guò)安裝在線(xiàn)性平移臺(tái)5上的平面鏡4兩次反射，穿過(guò)安裝在線(xiàn)性平移臺(tái)14上的毛玻璃6、樣品13和衍射介質(zhì)12后，射入CXD相機(jī)11 ； 參考光路經(jīng)過(guò)平面鏡組7.兩次反射被顯微物鏡8聚焦、針孔9濾波后經(jīng)過(guò)反射鏡10打入 CCD相機(jī)11。實(shí)施例1 ；實(shí)驗(yàn)中所用激光器是短相干紅光LD，中心波長(zhǎng)632nm，相干長(zhǎng)度40微米。實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物體如圖2所示，為一個(gè)二值物體，所用線(xiàn)性平移臺(tái)均為PI M126DC。所用高衍射介質(zhì)為2mm厚雞脯肉，共拍攝60幅全息圖。如圖3a為其中一張，可以看出透過(guò)高衍射介質(zhì)后光強(qiáng)極弱；單幅全息圖再現(xiàn)結(jié)果如圖北所示，可以模糊看到到物體的存在，用公式1對(duì)60張?jiān)佻F(xiàn)結(jié)果做非相干疊加，得到結(jié)果見(jiàn)圖3c，其信噪比由1.9上升至 4. 7，待測(cè)物體已經(jīng)清晰可見(jiàn)。該結(jié)果符合我們的理論預(yù)期.，圖3a是CCD拍攝的全息圖，類(lèi)似這張圖我一共有60張；北是用圖3a再現(xiàn)得到的結(jié)果，3c是用公式1對(duì)60幅全息圖再現(xiàn)
4結(jié)果疊加后得到的結(jié)果。實(shí)施例2 實(shí)驗(yàn)中所用激光器是短相干紅光LD，中心波長(zhǎng)632nm，相干長(zhǎng)度40微米。實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物體如圖2所示，為一個(gè)二值物體，所用線(xiàn)性平移臺(tái)均為PI M126DC。實(shí)驗(yàn)中所用高衍射介質(zhì)為3mm厚雞脯肉，共拍攝60幅全息圖，如圖如為其中一張。單幅全息圖再現(xiàn)結(jié)果如圖b所示，完全看不到物體的存在，用公式1對(duì)60張?jiān)佻F(xiàn)結(jié)果做非相干疊加，得到結(jié)果見(jiàn)圖c，待測(cè)物體已經(jīng)可見(jiàn)。該結(jié)果符合我們的理論預(yù)期，
權(quán)利要求1.高衍射介質(zhì)內(nèi)部隱藏物體成像系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)上方安裝CCD相機(jī)(11)，其下方裝配衍射介質(zhì)(12)、樣品(13)、線(xiàn)性平移臺(tái)(14)，毛玻璃(6)連接在.線(xiàn)形平移臺(tái)(14) 上；衍射介質(zhì)(1 的一側(cè)依次安裝平面鏡(10)、針孔(9)、顯微物鏡(8)、平面鏡組(7)；毛玻璃(6)下方依次安裝分束晶體(3)、線(xiàn)性平移臺(tái)(5)，平面鏡組(4)連接在線(xiàn)性平移臺(tái)(5) 上；分束晶體C3)遠(yuǎn)離顯微物鏡(8)的一側(cè)依次安裝凸透鏡O)、激光二極管(1)； 所述的平面鏡組⑷和平面鏡組(7)由兩片互相垂直的平面鏡組成； 激光從激光二極管(1)中發(fā)射，經(jīng)過(guò).凸透鏡( 轉(zhuǎn)換成平面光波，被分束晶體(3) 分為物光光路和參考光路兩束物光光路路向下經(jīng)過(guò)安裝在線(xiàn)性平移臺(tái)( 上的平面鏡組 (4)相互垂直的平面鏡兩次反射，光線(xiàn)傳播方向改變了 180°，光線(xiàn)向上穿過(guò)安裝在線(xiàn)性平移臺(tái)(14)上的毛玻璃(6)、樣品(1 和衍射介質(zhì)(1 后，射入CCD相機(jī)(11)；參考光路經(jīng)過(guò)平面鏡組(7)相互垂直的平面鏡兩次反射被顯微物鏡(8)聚焦、針孔(9)濾波后經(jīng)過(guò)反射鏡(10)打入CCD相機(jī)(11) ；CCD相機(jī)(11)與計(jì)算機(jī)(15)相連。
專(zhuān)利摘要高衍射介質(zhì)內(nèi)部隱藏物體成像系統(tǒng)及成像方法，屬于衍射成像，數(shù)字全息技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)上方安裝CCD相機(jī)(11)，其下方裝配衍射介質(zhì)、樣品、線(xiàn)性平移臺(tái)，毛玻璃連接在.線(xiàn)形平移臺(tái)上；衍射介質(zhì)的一側(cè)依次安裝平面鏡、針孔、顯微物鏡、平面鏡組；毛玻璃下方依次安裝分束晶體、線(xiàn)性平移臺(tái)，平面鏡組連接在線(xiàn)性平移臺(tái)上；分束晶體遠(yuǎn)離顯微物鏡的一側(cè)依次安裝凸透鏡、光二極管。本實(shí)用新型解決了高衍射介質(zhì)內(nèi)部的物體的直接成像問(wèn)題。
文檔編號(hào)G03H1/12GK202153297SQ201120060340
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者萬(wàn)玉紅, 張亦卓, 江竹青, 王云新, 王大勇 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)