[发明专利]基于涡旋透镜的相移数字全息单次曝光成像装置及方法

摘要

一种基于涡旋透镜的相移数字全息单次曝光成像装置及方法，包括光源、分束器、涡旋聚焦透镜、针孔、第一聚焦透镜、第一反射镜、合束器、第一三维平移台、成像探测器、第二反射镜、扩束器、第二三维平移台、被测物体、第二聚焦透镜、分束光栅、第三聚焦透镜和计算机。本发明操作简单，只需要记录单幅干涉全息图，可实时在线快速地实现被测物体的准确再现，特别适用于动态物体的成像和观测；本发明具有相移数字全息和单次曝光成像的优点，即能够有效抑制再现结果中的共轭像，明显提高被测物体再现结果像的质量；也可以避免多次操作带来的误差，抑制空气湍流和系统振动，大大提高成像装置的鲁棒性。

主权项

1.一种基于涡旋透镜的相移数字全息单次曝光成像装置，其特征在于,包括光源(1)、分束器(2)、涡旋聚焦透镜(3)、针孔(4)、第一聚焦透镜(5)、第一反射镜(6)、合束器(7)、第一三维平移台(8)、固定在该第一三维平移台(8)上的成像探测器(9)、第二反射镜(10)、扩束器(11)、供被测物体(13)放置的第二三维平移台(12)、第二聚焦透镜(14)、分束光栅(15)、第三聚焦透镜(16)和计算机(17)；所述的光源(1)发出的光脉冲经过所述的分束器(2)分为透射光束和反射光束，透射光束作为参考光束，反射光束作为物光束；所述的参考光束经过所述的涡旋聚焦透镜(3)和针孔(4)到达所述的第一聚焦透镜(5)，经第一聚焦透镜(5)准直后的光束经过所述的第一反射镜(6)反射后到达所述的合束器(7)，并通过合束器(7)反射进入所述的成像探测器(9)；所述的物光束经所述的第二反射镜(10)反射后到达所述的扩束器(11)，经扩束器(11)扩束后的光束入射到所述的被测物体(13)，经该被测物体(13)透射后，依次经所述的第二聚焦透镜(14)、分束光栅(15)和第三聚焦透镜(16)后到达所述的合束器(7)，并透过合束器(7)进入所述的成像探测器(9)；经所述的扩束器(11)扩束后的光束能够覆盖所述的被测物体(13)；所述的涡旋聚焦透镜(3)、针孔(4)和第一聚焦透镜(5)构成第一4f系统，且所述的针孔(4)放置在该第一4f系统的频谱面上；所述的第二聚焦透镜(14)、分束光栅(15)和第三聚焦透镜(16)构成第二4f系统，且所述的分束光栅(15)放置在该第二4f系统的频谱面上，所述的被测物体(13)放置于该第二4f系统的物面上，所述的成像探测器(9)放置于该第二4f系统的像面后方光路上；所述的成像探测器(9)的输出端与所述的计算机(17)的输入端连接；所述的计算机(17)具有相应数据记录采集与处理软件，用来记录干涉全息图与数据处理。