>【附圖說明】
[0047] 圖Ia是傳統的相移數字全息顯微記錄結構。
[0048] 圖Ib是本發明提出的合成相移數字全息顯微記錄結構。
[0049] 圖2是本發明提出的合成相移數字全息顯微技術示意圖。
[0050] 圖3是八種不同相移下對應的合成相移算法圖。
[0051] 圖4a是無噪聲情況下傳統四步相移算法直接恢復圖像的振幅。
[0052] 圖4b是無噪聲情況下傳統四步相移算法直接恢復圖像的相位。
[0053] 圖4c是無噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的振幅。
[0054] 圖4d是無噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的相位。
[0055] 圖5a是有噪聲情況下傳統四步相移算法直接恢復圖像的振幅。
[0056] 圖5b是有噪聲情況下傳統四步相移算法直接恢復圖像的相位。
[0057] 圖5c是有噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的振幅（60次相移）。
[0058] 圖5d是有噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的相位（60次相移）。
[0059] 圖5e是有噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的振幅（80次相移）。
[0060] 圖5f是有噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的相位（80次相移）。
[0061] 其中Condenser :電容器、MO :顯微物鏡、Laser :激光器、Lens :準直擴束鏡、 BS1-BS2 :分光棱鏡、M1-M2 :反射鏡、Sample :物體、P :隨機相位版、PZT :壓電陶瓷精密位移 臺、CCD :電荷耦合器件
【具體實施方式】
[0062] 為了更好的解釋本發明，下面結合附圖與實施例對本發明做進一步的描述。
[0063] 如圖Ia所示，傳統的相移數字全息顯微系統利用高數值孔徑的顯微鏡將包含樣 品信息的物光場放大后再與參考光干涉。但是，高數值孔徑透鏡的制造難度大，并且使用顯 微鏡之后，透鏡的相位變化特性會引入附加相位覆蓋樣品信息；圖Ib是本發明提出的合成 相移數字全息顯微記錄結構，系統中無顯微透鏡裝置。
[0064] 圖2是本發明提出的合成相移數字全息顯微技術光路結構圖。該結構包括Laser : 激光器、Lens :準直擴束鏡、Sample :物體、BS1-BS2 :分光棱鏡、M1-M2 :反射鏡、P :隨機相位 板、PZT :壓電陶瓷精密位移臺、CCD :電荷耦合器件。經分光棱鏡BSl往下偏折的光路表示 參考光光路，經BSl直接透射的光路表示物光光路。可以通過PZT精密微位移器控制隨機 相位板P來精確調節參考光的相位移動量。
[0065] 圖3是八種不同相移下對應的合成相移算法圖。在八步相移的情況下，最多可將 低分辨率圖的每個像素分為4個小像素。增加相移可提高CCD的分辨率，在m步相移的情 況下，最多可將低分辨率干涉圖的每個像素分為2m個像素。若欲將每個低分辨率干涉圖的 每個像素分為η個像素，則最少需要進行m = 2n步相移。然而，在實際的實驗操作中，干涉 圖中會存在噪聲，這時通過增加相移次數使m > 2n，就可以有效地抑制噪聲。
[0066] 為了驗證該方法的有效性，我們進行了一系列的計算模擬。原圖像的像素大小為 256 X 256,距CXD的衍射距離為20mm。圖4a和4b分別是無噪聲情況下傳統的四步相移算 法直接恢復圖像的振幅和相位。為將CCD的分辨率提高25倍，用CCD接收了 50幅不同的 相移圖，然后再通過合成相移算法進行求解。圖4c和4d分別是無噪聲情況下合成相移算 法直接恢復圖像的振幅和相位。可以看出，CCD的分辨率大大提高了。
[0067] 圖5a和5b分別是有噪聲情況下傳統的四步相移算法直接恢復圖像的振幅和相 位。圖5c和5d分別是有噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的振幅和相位（60次相 移）。圖5e和5f分別是有噪聲情況下合成相移算法直接恢復圖像的振幅和相位（80次相 移）。通過對比可得出，本發明的合成相移算法只要增加相移，就能更好的抑制噪聲，可見本 發明有比較強的抗噪能力。
[0068] 上述方法和實施例都是通過采用合成相移算法，求解線性方程組來獲得具有高分 辨率的相移全息圖，以提高CCD的分辨率，空間帶寬積利用率和信噪比為目的。本發明的實 施不局限于上述具體實施方案。只要是利用合成相移算法來對物體進行成像的方法、裝置 和系統，均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種合成相移數字全息顯微技術，其特征在于，包括如下步驟： 1) 構建相移數字全息顯微系統； 2) 在參考光路中引入已知位相分布的隨機相位板； 3) 采用本發明所設計的合成相移算法求解具有高分辨率的全息圖。2. 如權利要求1所述的合成相移數字全息顯微技術，其特征在于，步驟1)中，建立基于 Mach-Zehnder干涉結構的數字全息顯微系統。3. 如權利要求1所述的合成相移數字全息顯微技術，其特征在于，步驟2)中，將已知相 位分布的隨機相位板引入到參考光路中，并應用精密平移臺調節參考光路中隨機相位板的 位移，獲取精密微小位移。4. 如權利要求1所述的合成相移數字全息顯微技術，其特征在于，步驟3)中，采用本法 明所設計的合成相移算法，通過巧妙地求解線性方程組的方法將大量的低分辨率的相移全 息圖進行合成，進而獲得一個具有高分辨率的全息圖。然后對全息圖進行逆變換，再現出具 有高分辨率和信噪比的物體圖像。
【專利摘要】本發明公開了一種合成相移數字全息顯微技術。通過巧妙地設計求解線性方程組的合成相移算法，將大量的低分辨率的相移全息圖合成為一幅高分辨率相移全息圖。然后對高分辨率的相移全息圖進行逆變換，再現出具有高分辨率和信噪比的復振幅圖像。本發明與傳統的相移數字全息相比，可以顯著提高全息成像的分辨率；與合成孔徑數字全息相比，無需多幅全息圖的拼接融合過程就可準確獲取的高分辨率全息圖。
【IPC分類】G03H1/08
【公開號】CN105116706
【申請號】CN201510651718
【發明人】史祎詩, 李拓, 許文慧, 張駿, 楊秀波, 羅勇
【申請人】中國科學院大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年10月12日