[发明专利]基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置

说明书

本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过滑动或旋转同轴与离轴切换装置，在参考光路里插入补偿平行平板，调节物参考光曲率中心和物光曲率中心相对于CCD的位置一致，物光和参考光合束后发生干涉，CCD图像传感器上采集到的干涉图没有条纹或者少于一个条纹；使用离轴数字全息系统时，取下参考光路的补偿平行平板，并插入切换平行平板，参考光通过切换平行平板后曲率中心发生非光轴方向平移，与物光曲率中心之间存在一定距离，物光和参考光合束后发生干涉，CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；使用同轴数字全息系统时，取下参考光路里的切换平行平板即可，CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图。

技术领域

本发明实施例涉及数字全息三维测量技术领域，尤其涉及一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置。

背景技术

数字全息是一种利用干涉原理测量出光波被物体调制后的光学相位，继而可以得到物体三维信息的光学干涉测量技术。数字全息显微术是一种将数字全息、显微术、干涉测量和光学相位测量技术相结合的新型高精度显微相位测量技术，具有对样品无接触、非破坏、非干预、全场同时成像、测量快捷、使用方便、生物样品无需染色、容易与其他仪器联用等优点。其方法利用干涉原理将微观物体对测量光波相位的调制解调成强度随调制相位低频变化的干涉条纹，再利用相位测量技术从干涉图中二次解调出待测样品相位分布，进而实现微观样品的三维形貌及折射率分布的高精度测量，纵向测量精度可达纳米量级。

数字全息技术可以分为同轴数字全息术和离轴数字全息术两大类。同轴数字全息术往往与相移测量技术结合进行相位测量，具有背景噪声消除彻底、空间带宽积大及测量精度高等优点，但需要采集多幅相移干涉图，限制了其在动态测量领域的应用；离轴数字全息术通过使物光波与参考光波形成一定夹角，形成空域载频条纹，只需单张干涉图便可恢复样品待测相位，非常适用于动态测量领域，但滤波窗口的选择及背景噪声会影响测量精度，测量精度不如同轴数字全息术。

发明内容

本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过改变入射光的偏振态来控制晶体出射的寻常光和线偏振光的比例、出射位置及出射方向，进而达到改变参考光的平移方向及平移量的目的。

本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，包括植入式无干扰数字全息系统和同轴与离轴切换装置；

所述植入式无干扰数字全息系统用于将激光分束为物光和参考光，并分别将所述物光和所述参考光传输至第一非偏振分束棱镜处，所述第一非偏振分束棱镜一侧设有CCD图像传感器；

所述离轴与同轴切换装置包括补偿平行平板、切换平行平板和切换装置，所述补偿平行平板用于在初始状态下插入至所述参考光的光路，调节参考光的曲率中心和物光的曲率中心相对于CCD图像传感器的距离相等，并使所述物光和所述参考光在第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉；所述切换装置用于在切换状态下，从所述参考光的光路中取出所述补偿平行平板，并控制所述切换平行平板插入或拔出所述参考光的光路，以切换至离轴数字全息系统或同轴数字全息系统。

作为优选的，所述切换装置将所述切换平行平板插入至所述参考光的光路时，切换至离轴数字全息系统，所述参考光的曲率中心发生非轴向平移，物光和参考光在所述第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉，所述CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；所述切换装置从所述参考光的光路中拔出所述切换平行平板后，切换至同轴数字全息系统，所述CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图。

作为优选的，所述激光的偏振方向为z轴方向；

所述切换平行平板的厚度为L₁，所述参考光的发散角为2θ；所述切换平行平板相对所述参考光的倾斜角度为θ₃；所述参考光的上边缘光线的入射角为所述参考光的下边缘光线的入射角为

所述参考光的上边缘光线在y轴方向上的平移量为：