[发明专利]一种基于光栅离焦的共路数字全息显微装置与方法

权利要求书

1.一种基于光栅离焦的共路数字全息显微装置，包括光源(1)、待测物体(2)、显微物镜(3)、校正物镜(4)、第一透镜(5)、第二透镜(8)、图像传感器(9)和计算机(10)，其特征是：还包括一维周期光栅(6)和孔阵列(7)，其中λ为光源(1)发射光束的光波长；

光源(1)发射的光束经待测物体(2)、显微物镜(3)和校正物镜(4)后入射至第一透镜(5)，经第一透镜(5)汇聚后的出射光束通过一维周期光栅(6)后分成0级衍射光和+1级衍射光，经孔阵列(7)滤波形成参考光和物光射向第二透镜(8)，经第二透镜(8)透射后的汇合光束由图像传感器(9)的光接收面接收，图像传感器(9)的图像信号输出端连接计算机(10)的图像信号输入端；

第一透镜(5)的焦距为f₁，第二透镜(9)的焦距都为f₂；

一维周期光栅(6)的周期为d，位于第一透镜(5)的后焦f₁-Δf处并且位于第二透镜(8)的前焦f₂+Δf处，其中Δf为离焦量；

孔阵列(7)上含有中心间距为Δfλ/d的大孔A和针孔B，孔阵列(7)位于第一透镜(6)和第二透镜(8)的共轭焦平面上，其中针孔B的直径为≤1.22f₂λ/D，D为图像传感器的视场宽度。

2.根据权利要求1所述的一种基于光栅离焦的共路数字全息显微装置，其特征在于：所述的一维周期光栅(6)为二值一维周期光栅、正弦一维周期光栅或余弦一维周期光栅。

3.根据权利要求1所述的一种基于光栅离焦的共路数字全息显微装置，其特征在于：所述的孔阵列(7)的大孔A让0级衍射光全部通过形成物光，针孔B让+1级衍射光滤波通过形成参考光，

或者：大孔A让+1级衍射光全部通过形成物光，针孔B让0级衍射光滤波通过形成参考光。

4.一种基于权利要求1所述的基于光栅离焦的共路数字全息显微装置的显微方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：调整光源，使光源发射的光束经过待测物体、显微物镜和校正物镜入射至第一透镜，经第一透镜汇聚后的出射光束射向一维周期光栅；

步骤二：经过一维周期光栅的汇聚光束分成0级衍射光和+1级衍射光，经孔阵列滤波形成参考光和物光射向第二透镜，经第二透镜透射后的汇合光束成一幅干涉图I，被图像传感器采集到计算机并被计算机处理；

步骤三：计算待测物体的复振幅c(x,y)：

c(x,y)＝IFT{FT{I(x,y)Rr(x,y)}·LF}

其中，LF表示低通滤波，FT表示傅里叶变换，IFT表示逆傅里叶变换，Rr(x,y)为数字参考波，

Rr(x,y)=exp(-i2πΔfdf1x);]]>

步骤四：得到待测物体的复振幅