[发明专利]一种定量相位测量方法、装置和系统

说明书

本发明提供一种定量相位测量方法、装置和系统，涉及光学成像技术领域。其中，该方法包括：获取多个离焦距离下待测物体的离焦全息图，根据多个离焦全息图，得到待测物体的复振幅分布，由复振幅分布计算待测物体的系统相位分布，并从系统相位分布中提取待测物体的相位分布。采用多个离焦全息图，即可得到待测物体的相位分布。不但避免频谱选择和引入相移单元，而且避免对待测物体的假设和预先系统知识的获取，进而使测量得到的相位准确，操作简单。

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种定量相位测量方法、装置和系统。

背景技术

数字全息显微是一种定量相位测量技术，定量相位恢复的方法主要有傅立叶变换法和相移法。在离轴数字全息显微中，傅立叶变换法可以实现单幅全息图恢复物体相位，因此可以应用于物体的动态测量。但是傅立叶变换法要求选取比较完整的+1频谱分量，否则频谱遗漏会引入测量误差。然而对于不同的待测物体，其不同频谱分量有可能重叠，这就对离轴结构有比较高的要求，需要较大的离轴角度。为了避免频谱选取操作，Yamaguchi等人提出相移法，可以得到准确的相位分布。为了减少所需要的相移图，有学者提出2步相移法，但是相移法存在的一个问题是需要引入相移单元来产生所需的相移。

最近，有学者提出dual-plane法，该方法采集2幅离焦全息图，通过代数运算可以恢复出待测物体的相位分布。基于离焦相位恢复的方法可以避免复杂的频谱选择操作和引入相移装置。为了消除全息图的零级像和孪生像，很多学者提出不同的dual-plane法。有些方法需要假设物光强度弱于参考光强度；有些仍需要引入pi相移；有些需要知道系统的预先知识(提前记录参考光强度)。这些需求限制了基于离焦全息图相位恢复方法在数字全息显微成像中的实际应用。

由于现有的定量相位测量存在复杂的频谱选择操作和引入相移装置，会造成定量相位测量不准确的问题，此外，对待测物体的假设和预先测量系统知识的获取也存在操作复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种定量相位测量方法、装置和系统，旨在解决现有的定量相位测量不准确及操作复杂的问题。

本发明第一方面提供一种定量相位测量方法，包括：

获取多个离焦距离下待测物体的离焦全息图；

根据所述多个离焦全息图，得到所述待测物体的复振幅分布；

由所述复振幅分布计算所述待测物体的系统相位分布，并从所述系统相位分布中提取所述待测物体的相位分布。

本发明第二方面提供一种定量相位测量装置，包括：

第一获取模块，用于在多个离焦距离下获取待测物体的离焦全息图；

第二获取模块，用于根据获取到的多个离焦全息图，得到所述待测物体的复振幅分布；

提取模块，用于由所述复振幅分布计算所述待测物体的系统相位分布，并从所述系统相位分布中提取所述待测物体的相位分布。

本发明第三方面提供一种定量相位测量系统，包括：采集装置和终端；

所述采集装置，用于采集多个离焦距离下待测物体的离焦全息图；

所述终端为本发明第二方面所述的定量相位测量装置。

本发明实施例提供的定量相位测量方法、装置和系统，采用3个离焦全息图，即可得到待测物体的相位分布。不但避免频谱选择和引入相移单元，而且避免对待测物体的假设和预先系统知识的获取，该方法测量得到的相位准确，操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。