1 北京工业大学 应用数理学院,北京 100022
2 河南省计量科学研究院,河南 郑州 450008
3 河北工程大学 理学院,河北 邯郸 056038
基于理论分析和实验验证相结合的方法,对数字全息显微术中常见的三种重建算法即菲涅耳变换算法、角谱算法和卷积算法做了比较研究。结果表明：利用菲涅耳变换算法对离轴无透镜傅里叶变换数字全息进行重建时,无重建距离的限制;采用卷积重建法只能在最佳再现距离附近一个非常小的范围内才能获得高分辨率再现像;而采用角谱重建法在略小于最佳再现距离及大于最佳再现距离较大范围内重建,均能获得高分辨率的再现像。角谱重建法总体上优于卷积重建法。菲涅耳变换重建法简单、快捷,是优化的重建算法。
数字全息 无透镜傅里叶变换 重建算法 衍射积分 激光与光电子学进展
2010, 47(3): 030901
1 北京工业大学 应用数理学院，北京 100022
2 河北工程大学 理学院，邯郸 056038
3 河南省计量科学研究院，郑州 450008
为了准确重建微小物体三维物场，采用理论分析与计算机模拟相结合的方法，研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图，分析了用球面参考光波再现失效的原因，得到了位相重建的表达式；分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致位相重建像的畸变，作了计算机模拟验证。结果表明，对于强度重建，只要能够记录高质量的全息图，就可以得到准确的再现结果；而对于三维物场重建，只有准确测量记录距离和参考点源的偏置，才能得到准确的再现结果；由于距离的测量误差，导致再现光波场的位相分布出现了二次函数调制畸变，因此，实验过程中精确测量这两个参量是至关重要的。
全息 数字全息显微 三维重建 准直光 holography digital holographic microscopy three-dimensional reconstruction collimate wave
1 北京工业大学,应用数理学院,北京,100022
2 河北工程大学,理学院,邯郸,056038
3 河南省计量科学研究院,郑州,450008
基于菲涅耳衍射理论,详细推导了预放大数字全息系统的点扩散函数表达式,并由此分析了该成像系统的分辨率.通过分别对整个系统、显微物镜以及CCD的点扩散函数幅值的计算机模拟,讨论了显微物镜与CCD分辨率之间的匹配问题.指明了现有文献中一些含糊说法.结果表明:恰当选择记录参量,使MO的成像分辨率接近于其极限分辨率,同时还要使CCD在满足抽样条件与再现像分离条件的情况下,再现像分辨率等于或略高于MO的分辨率.
全息术 预放大数字全息术 菲涅耳衍射 点扩散函数 分辨率
1 北京工业大学应用数理学院, 北京 100022
2 河北工程大学理学院, 河北 邯郸 056038
3 河南省计量科学研究院, 河南 郑州 450008
根据成像理论和全息系统的点扩散函数,研究了数字全息显微系统的成像分辨率,给出了无预放大和有预放大情况下成像分辨率的表达式,指出了只有当CCD的成像分辨率等于或高于显微物镜(MO)的成像分辨率时,预放大数字全息系统的成像分辨率才取决于显微物镜的数值孔径(NA);反之,系统的成像分辨率则取决于CCD的数值孔径。采用无透镜傅里叶变换全息记录光路,对美国空军分辨率测试板进行了实验研究,结果表明再现像在水平和垂直方向的极限分辨率分别为3.91 μm和4.38 μm,与理论分析相吻合。对条纹物体进行了全息图的模拟记录和再现,结果与理论分析相一致。
全息 预放大 显微 分辨率 无透镜傅里叶变换全息
1 北京工业大学应用数理学院,北京,100022河北工程大学理学院,河北邯郸,056038
2 北京工业大学应用数理学院,北京,100022
根据全息理论和线性系统理论,采用离轴无透镜傅里叶变换全息记录光路,对利用菲涅耳近似法、基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法以及角谱理论方法数值重建全息图进行了比较研究,并做了计算机模拟验证.结果表明:菲涅耳近似法和角谱方法重建像质比较好,且菲涅耳方法重建速度快;在记录距离极小的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换的性质与距离有关,由卷积方法得到的再现像只在某一特定距离下比较理想;对于极小物场、大孔径显微数字全息来说,菲涅耳近似重建方法是较为有效的方法.
数字全息 显微数字全息 波前重建 菲涅耳近似 卷积法 角谱方法
