[发明专利]基于二维周期光栅和点衍射的四视场数字全息检测装置与方法

说明书

本发明属于数字全息检测领域，特别涉及一种基于二维周期光栅和点衍射的四视场数字全息检测装置与方法。本技术采用双波长进行照射，利用二维周期光栅的分光和载频的作用实现视场的平移和频域的分离；通过偏振片组避免四束物光间的相互干涉，从而避免了频谱的串扰。本发明方法简单、处理方便，可充分利用图像传感器的空间分辨率和空间带宽积，提高了图像传感器的视场利用率，并通过简单的计算便可使得检测窗口大小和光栅周期互相匹配，避免了复杂的光路准直过程，具有光路简单，抗干扰能力强的优势。

技术领域

本发明属于数字全息检测领域，特别涉及一种基于二维周期光栅和点衍射的四视场数字全息检测装置与方法。

背景技术

数字全息术在全息术基础上，采用诸如CCD或CMOS作为图像采集器代替全息记录材料(全息干板等)记录数字全息图，并将数字全息图保存于计算机中，通过数值模拟光的衍射传播过程，实现数字全息图的重构成像。数字全息术作为一种新型三维数字成像技术，其记录和重构成像过程皆涉及数字化过程。其中离轴全息利用具有一定夹角的物光和参考光发生干涉，可从形成的单幅载频干涉图获得待测物体的位相信息，适用于运动物体或动态过程的实时测量。

在文献“Doubling the field of view in off-axis low-coherenceinterferometric imaging”中Natan T.Shaked提出了基于角反射镜的双视场数字全息。利用两块角反射镜可以在两束物光中引入不同方向的载波，从而可以在一幅全息图中恢复出两幅相位图。角反射镜的视场翻转作用同时帮助系统实现了双视场，提高了CCD的视场利用率。但是此种方法需要对一束参考光和两束物光分别进行调制，成本高且光路准直难度大。

2013年，Yongli Wu在文献“Single-exposure approach for expanding thesampled area of a dynamic process by digital holography with combinedmultiplexing”提出了双波长四视场数字全息。该结构进一步提高了CCD的视场利用率。但是此结构属于分光路结构，抗干扰能力差，且需要对两束入射光所分成的四束物光分别进行调制，导致光路复杂。

在2014年Yujie Lu在文献“Multiplexed off-axis holography usingatransmission diffraction grating”提出了基于一维周期光栅的四视场数字全息，但此结构是分光路结构，抗干扰能力较差；为了分离得到四个视场信息，需要在通过一维周期光栅的一个方向上引入大小不同的载波，从而导致该系统频谱串扰较大，CCD的视场利用率很低。

可以发现，目前的多视场数字全息检测领域中，普遍存在着光路复杂、抗干扰能力差、CCD视场利用率低等缺点。

发明内容

本发明目的是针对上述现有技术的不足之处，将离焦光栅分光技术和频域复用技术相结合，提供了一种基于二维周期光栅和点衍射的四视场数字全息检测装置，本发明的目的还在于提供一种基于二维周期光栅和点衍射的四视场数字全息检测方法。