[实用新型]强度关联衍射成像装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学衍射成像，特别是一种强度关联衍射成像装置。

背景技术

常用的傅里叶变换衍射成像是利用一束相干光(通常是平面波)照射在被成像物体上，透过物体的光场传输一段距离(该距离满足夫琅和费条件)后，用一个面探测器(如CCD)接收，就可以得到该物体的包含物体的振幅和位相信息的透过率函数傅里叶变换强度信息，然后利用得到的傅里叶变换强度信息，采用迭代算法恢复被成像物体的振幅或位相信息。这种图像恢复算法局限于纯振幅型物体(位相分布已知)或纯位相型物体(振幅分布已知)，对于复透过率函数的物体无法得到理想的恢复结果。

采用这种成像技术通常需要满足以下几个条件：

1.成像光束必须是相干光。

2.成像光束经过物体后必须传输较长的距离(满足夫琅和费条件)或用透镜聚

焦后，才能探测到物体透过率函数的傅里叶变换强度信息。

3.只有当被测物体的振幅分布或者位相分布为已知时，才能根据傅里叶变换强度信息计算出物体的位相分布或者振幅分布。

但是大多数情况下，物体的透过率函数的振幅信息与位相信息都是无法确定的，因此，这一成像技术的缺陷就是：先要根据实际情况推测出物体大致的振幅分布函数，然后根据这一推测的振幅分布函数，通过计算恢复出物体的位相分布函数。如果推测的振幅分布函数和实际情况相差较大，就会降低位相恢复的精度并增加计算所需的时间，而且经常会遇到迭代中收敛停滞的问题而得不到理想结果，因此这种图像恢复方法具有很大的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种强度关联衍射成像装置，以解决下列技术问题：

1、本实用新型不需要相干光源就可以实现衍射成像，解决在某些波段(如X光波段)获得相干光源比较困难的问题。

2、本实用新型不需要经过透镜对光场进行聚焦，就可以在离物体较近的位置(满足傍轴近似条件即可)探测到物体透过率函数的傅里叶变换强度信息。解决在某些波段(如X光波段)透镜加工比较困难的问题。

3、本实用新型可以同时获得物体振幅信息(不包含位相信息)的傅里叶变换强度和物体的复振幅(包含位相信息)的傅里叶变换强度。以解决当物体振幅与位相分布均不可知的情况下，实现对物体透过率函数恢复的问题。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种强度关联衍射成像装置，包括一热光源，沿该热光源发射光束的前进方向设有分束器，在该分束器的透射光束方向依次是待测物体和物光路的面探测器，在所述的分束器的反射光束方向是参考光路，光路中设置参考光路的面探测器，所述的物光路面探测器和参考光路面探测器的输出端同时连接执行数据采集和处理的计算机，所述的热光源与物光路面探测器以及参考光路面探测器同时由一个同步信号发生器同步触发控制，所述的参考光路面探测器的探测面与分束器中心的距离d₃满足下列关系：

d₃＝d₁+d₂

其中：d₁为分束器中心到待测物体之间的距离；

d₂为待测物体与物光路面探测器的探测面之间的距离。

所述的物光路面探测器和参考光路面探测器为面阵CCD或者光电二极管阵列。

利用上述强度关联衍射成像装置实现的图像恢复方法，包括下列步骤：

(一)按上述强度关联衍射成像装置的要求设置待测物体、物光路面探测器和参考光路面探测器；

(二)在同步信号发生器的驱动下，同时驱动热光源和物光路面探测器以及参考光路面探测器，利用物光路面探测器和参考光路面探测器分别同步采集光场在探测面上的强度分布，并存入所述的计算机；

(三)利用所述的计算机进行数据处理：

①将物光路探测器面上探测到的不同位置处光的所有时刻强度值的波动与该面上某一固定点处所有时刻的光强度值的波动进行相关运算，得到物光路的自相关强度分布信息；

②将物光路的探测器上某一固定点处所有时刻的光强值的波动与参考光路的探测器上不同位置处的光强度值波动进行相关运算，可以得到物光路和参考光路的互相关强度分布；

③假设物体的位相分布为常数，利用位相恢复迭代算法恢复出被成像物体的振幅分布函数；

④利用第③步恢复的成像物体振幅分布函数，结合第②步的物光路与参考光路互相关强度分布信息，利用迭代算法计算出成像物体的位相分布函数，从而完成对物体的透过率函数的恢复。