[发明专利]基于拉盖尔‑高斯光束的散斑对比度成像测量装置及方法

摘要

基于拉盖尔‑高斯光束的散斑对比度成像测量装置及方法，包括连续波激光器，该连续波激光器发出的光束被全反镜反射后照射在准直扩束器上，后光束经起偏器后变成线偏振光，然后照射在分束镜上；经过分束镜后，光束被分为两束，一路为反射光，一路为透射光；所述的反射光束照射在空间光调制器上，经空间光调制器反射后的光束再次经过分束镜、检偏器后照射在光阑上；经过光阑后的光束照射在待测样品上，被待测样品散射后，经成像透镜会聚后在CCD相机中成像；然后存储进计算机进行图像对比度值的计算；在光路难以调节时，通过改变照射光束特性实现对散斑尺寸的调节，具有灵活可靠的特点；该方法可广泛应用于血流变监测及但植物生长状态监测等领域。

主权项

基于拉盖尔‑高斯光束的散斑对比度成像测量方法，该方法所用的测量装置包括一连续波激光器，该连续波激光器发出的光束被全反镜反射后，照射在准直扩束器上，扩束后的光束经起偏器后变成线偏振光，然后照射在分束镜上；经过分束镜后，光束被分为两束，一路为反射光，一路为透射光；所述的反射光束照射在空间光调制器上，经空间光调制器反射后的光束再次经过分束镜、检偏器后照射在光阑上；经过光阑后的光束照射在待测样品上，被待测样品散射后，经成像透镜会聚后在CCD相机中成像；然后存储进计算机进行图像对比度值的计算；所述的空间光调制器和CCD相机分别与计算机相连；所述的空间光调制器上的计算全息图由计算机写入；所述的激光束经空间光调制器反射后产生拉盖尔‑高斯光束；所述的起偏器和检偏器用于调节拉盖尔‑高斯光束的光束质量；其特征在于：步骤如下：步骤一、利用计算全息术，计算机生成拉盖尔‑高斯光束与斜入射平面光的干涉相位图，通过计算机将该相位图写入空间光调制器；步骤二、打开连续波激光器，出射激光束被全反镜反射后，照射在准直扩束器上后变为平行光，平行光束经起偏器后变成线偏振平行光，然后照射在分束镜上；步骤三、经过分束镜后，线偏振平行光束被分为两路，一路为反射光，一路为透射光；其中，反射光束作为参考光束照射在空间光调制器上，经空间光调制器衍射后再现物光束并经过检偏器后射入光阑；步骤四、利用光阑选择一级衍射得到拉盖尔‑高斯光束，其中，和分别为方位指数和径向指数，其中，取整数，取非负整数；步骤五、拉盖尔‑高斯光束照射在待测样品上，散射后经成像透镜在CCD相机中成像，得到散斑图像，存储进计算机；步骤六、对存储进计算机的散斑图像中的散斑平均尺寸进行计算，散斑图的归一化自相关函数的半高宽为散斑尺寸，计算的单位为像素；散斑图归一化自相关函数通过以下公式进行计算：，为方向的自相关峰值，其半高宽为方向的散斑平均尺寸；其中，分别表示傅里叶变换及傅里叶逆变换，表示光强图的系综平均；步骤七、若计算得到的散斑尺寸小于2个像素，则通过计算机改变参数、进行调节，用以改变散斑图像中散斑的大小，最后获得散斑尺寸在2~5个像素间的散斑图像；步骤八、对散斑图根据公式进行对比度值计算，获得散斑场的对比度值；计算时，选取的计算窗口为大小为7×7~10×10 Pixels，遍历整幅散斑图，得到原始散斑图像对应的散斑对比度值图像；步骤九、若待测样品为动态变化样品，则记录多幅散斑图，重复步骤七和步骤八；得到动态散斑图序列图对应的动态散斑对比度值图像；步骤十、通过分析散斑对比度值图像，实现对待测样品的动态特性分析。