內容基融合離軸照明直接數字全息術的制作方法

專利名稱：內容基融合離軸照明直接數字全息術的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及直接數字全息術領域(干涉度量學)。更具體地說，本發明涉及直接數字全息術中的內容基離軸照明。
背景技術：
現有技術直接數字全息術(DDH)，有時稱之為直接數字干涉度量學，在本領域技術人員中是眾所周知的。例如，圖1是一個簡化實施例的DDH系統。來自激光源105的光被擴束器/空間濾波器110擴束后傳輸通過透鏡115。隨后，擴展的濾波光束傳播到分束器120。分束器120可以是部分反射的。從分束器120反射的部分光構成傳輸到物體130的物光束125。被物體130反射的部分物光束125傳輸通過分束器120并傳播到聚焦透鏡145。然后，這個光束傳輸通過聚焦透鏡145并傳播到電荷耦合器件(CCD)攝像機(未畫出)。
來自透鏡115并傳輸通過分束器120的部分光構成參考光束135。參考光束135以很小角度從反射鏡140反射。然后，從反射鏡反射的參考光束135傳輸到分束器120。從分束器120反射的部分參考光束135傳輸通過聚焦透鏡145并傳播到CCD攝像機(未畫出)。來自聚焦透鏡145的物光束125和來自聚焦透鏡145的參考光束135構成多個物波和參考波150并在CCD上發生干涉，從而產生全息圖的干涉圖形特征，如在U.S.Patent No.6,078,392中所描述的。
在圖1中，物光束125平行于光軸127并與光軸127重合。這種類型DDH設置可以稱之為同軸照明。
這種技術的限制是，DDH系統的成像分辨率是受系統光學元件的限制。光學元件中最顯著的限制是孔徑光闌，要求它防止因象差造成的圖像質量退化。在二維傅里葉平面內，僅僅可以傳輸半徑為q0圓內的物體空間頻率。在同軸照明的情況下，半徑為q0的孔徑是以零空頻(q＝0)為中心。因此，我們需要這樣一種方法，它允許傳輸半徑為q0圓之外的空間頻率。

發明內容
我們需要以下的本發明的一些特征。當然，本發明不限于這些特征。
按照本發明的一個特征，一種方法包括計算相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據的函數；記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基空間外差式全息圖；在傅里葉空間中通過變換包含空間外差式條紋的記錄內容基空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，傅里葉分析包含空間外差式條紋的記錄內容基空間外差式全息圖；應用數字濾波器以去除原點周圍的信號；和完成傅里葉逆變換。
按照本發明的另一個特征，一種機器包括包含聚焦透鏡的干涉儀，它記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基空間外差式全息圖；與干涉儀耦合的數字記錄儀；和計算相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據函數的計算機。
在結合以下的描述和附圖的研究之后，可以更好地理解本發明的這些和其他特征。然而，應當明白，以下的描述說明本發明各個實施例和多個具體細節是通過舉例說明而不是限制性的。在不偏離本發明精神的范圍內，可以作許多替換，改動，添加和/或調整，而本發明包括所有這些替換，改動，添加和/或調整。


這個說明書中的附圖和組成部分用于描述本發明的某些特征。參照附圖中說明的典型和非限制性實施例，可以更好地明白本發明的概念以及本發明系統中的各個元件和操作，其中相同的參考數字表示相同的元件。參照這些附圖中的一個或多個附圖并結合此處給出的描述，可以更好地理解本發明。應當注意，附圖中說明的特征不一定是按比例畫出的。
圖1是標記為“現有技術”的常規直接數字全息術設備的示意圖。
圖2是按照本發明實施例在同軸位置上離軸照明直接數字全息設備(干涉儀)的示意圖。
圖3是在離軸位置上圖2所示離軸照明直接數字全息設備(干涉儀)的示意圖。
圖4是按照本發明實施例利用計算機程序可以實施的過程流程圖。
具體實施例方式
參照附圖中說明的非限制性實施例和以下的詳細描述，可以更充分地解釋本發明及其各種特征和優點。我們省略對已知原始材料，處理技術，元件和設備的描述，為的是不掩蓋本發明的細節。然而，應當明白，說明本發明優選實施例的詳細描述和具體例子僅僅是用于說明而不是限制性的，在不偏離本發明精神和/或范圍內，本領域專業人員顯然可以根據這個公開內容作出各種替換，改動，添加和/或重新安排。
在這個申請中，可以參照括號內阿拉伯數字指出的幾個出版物。在說明書結尾和在參考文獻標題之后的權利要求書之前，可以找到引用的這些和其他出版物。完整地公開這些出版物可以作為參考，為的是指出本發明的背景和現有技術的狀態。
一般地說，本發明的范圍可以包括得到，存儲和/或重顯數字數據。本發明的范圍可以包括處理表示圖像的數字數據。本發明的范圍還可以包括把多個圖像的數據變換成合并的圖像。
本發明可以包括一種利用離軸照明從直接數字全息術系統中獲得提高分辨率全息成像的方法。本發明還可以包括一種利用離軸照明的直接數字全息術(DDH)系統獲得提高分辨率全息成像的設備。
一般地說，被觀察(成像)的物體經一個或多個光學元件光耦合到照明光源。如參照圖1所討論的，照明光束通常沿著和平行于光軸傳輸通過目標物鏡(即，透鏡系統)的中心。這種類型DDH配置可以稱之為“同軸照明”，允許獲得的物體最高空間頻率(q)高達物鏡孔徑確定的某個限制(q0)。
本發明可以包括“離軸照明”方案，其中照明光源發生橫向位移，使光束偏心傳輸通過物鏡，但仍然平行于光軸。由于物鏡的聚焦效應，照明光束以相對于光軸的某個角度入射到物體上。由于這種離軸照明，與同軸照明比較，物體的較高空間頻率(q＞q0)可以傳輸通過物鏡孔徑，因此它能被觀察到。這是本發明的重大優點。
本發明可以包括擴展的DDH系統(設備)，它適合于數字捕獲相同物體的同軸照明全息圖和一個或多個離軸照明全息圖。本發明還可以包括分析和/或處理(融合)數字捕獲的數據。與沒有離軸照明數據的情況比較，在任何原始全息圖中，形成的融合圖像包含較寬范圍的空間頻率，從而顯著提高系統的標稱成像分辨率。
如上所述，基本DDH系統的成像分辨率是受光學元件的限制，最顯著的是孔徑光闌，要求它防止因象差造成的圖像質量退化。要求孔徑光闌防止較高頻率的混淆和成像質量的退化。這意味著，DDH系統的光學元件是這樣的，僅能發射半徑為q0圓范圍內的物體空間頻率。在同軸照明的情況下，半徑為q0的孔徑是以零空頻(q＝0)為中心。在離軸照明的情況下，半徑為q0的孔徑在頻率域中發生位移(例如，向左位移)。這意味著，在沿孔徑位移的方向上，可以發射q＞q0的空間頻率。在下側，相反方向上q接近于q0的一些空頻已“丟失”。通過獲得沿相反方向位移照明的第二個圖像，孔徑發生位移(例如，向右位移)，因此重新得到第一個圖像中“丟失”的空間頻率，它具有大于q0的附加頻率。融合這兩個圖像的信息導致有較高分辨率的一個圖像。由于DDH記錄復圖像波的相位信息，可以融合兩個(或多個)圖像的信息，它具有顯著優越的結果。本發明可以提高與取向無關的一般物體結構分辨率。
本發明可以包括擴展的基本DDH系統，它能夠自動捕獲同軸照明和離軸照明的全息圖。本發明還可以包括分析和融合這些全息圖結果的方法，用于產生比現有DDH技術更高空間分辨率的可觀察物體表示。
從圖1中可以看出，物光束125平行于光軸127。如上所述，這種設置可以稱之為同軸照明。另一方面，離軸照明是指這樣一種情況，其中物光束125以相對于光軸127的某個角度入射到物體130上(例如，圖3中的物光束215，305)。有許多方法可以實現離軸照明；此處給出的方法僅僅是代表性的，而不是限制性的例子。
參照圖2和3，它們說明離軸照明DDH設備的實施例。在圖2和3中，對圖1作了兩個主要的改動。第一個改動是，激光源105，擴束器/空間濾波器110，和透鏡115組合成計算機控制的可移動閉合體205。閉合體205可以沿基本平行于光軸127的軸移動。更詳細地說，閉合體205可以沿與分束器120法線基本共面的軸移動。
仍然參照圖2和3，第二個改動是，添加物鏡210。在圖2中，激光源閉合體205放在這樣的位置上，物光束125從分束器120反射后傳輸通過物鏡210的中心。然后，物光束125離開物鏡210，并入射到以光軸127為中心的物體130上。在這種配置中，實現同軸照明和圖2的系統與圖1中的系統基本相同。
然而，在圖3中，激光源閉合體205發生位移(在這個具體配置中是向上位移)，因此，物光束125偏心傳輸通過物鏡210。當然，激光源閉合體205也可以向下位移。由于物鏡210的聚焦性質，離開物鏡210的物光束215以相對于光軸127的某個角度入射到物體130上，從而實現離軸照明。因此，物光束215可以基本非平行于光軸127入射到物體130上。從物體反射的物光束305離軸傳輸返回通過物鏡210，但由于物鏡210和聚焦透鏡150的光學性質，物光束仍然聚焦到CCD上(未畫出)。在離軸照明的情況下，衍射性質(1)的作用是，物光束305與參考光束135之間干涉在CCD上形成的全息圖包含一些利用同軸照明不能觀察到的物體空間頻率。
因此，本發明可以包括一種可以數字記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖的設備，包括激光器；與激光器光耦合的分束器；與分束器光耦合的參考光束反射鏡；與分束器光耦合的物體；與參考光束反射鏡和物體光耦合的聚焦透鏡；與聚焦透鏡光耦合的數字記錄儀；和完成傅里葉變換，應用數字濾波器，和完成傅里葉逆變換的計算機，其中參考光束以非垂直角入射到參考光束反射鏡，物光束以相對于聚焦透鏡確定光軸的角度入射到物體上，構成多個同時參考波和物波的參考光束和物光束被聚焦透鏡聚焦到數字記錄儀的焦平面上以形成包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖，全息圖是由數字記錄儀記錄，和在傅里葉空間中計算機變換包含空間外差式條紋的記錄空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，和在完成傅里葉逆變換之前去除原點周圍的信號。該設備可以包括分束器與物體之間光耦合的物鏡。該設備可以包括物體與聚焦透鏡之間耦合的孔徑光闌。分束器，參考光束反射鏡和數字記錄儀可以確定Michelson幾何結構。分束器，參考光束反射鏡和數字記錄儀可以確定Mach-Zehner幾何結構。該設備還可以包括與計算機耦合的數字存儲媒體，該計算機完成傅里葉變換，應用數字濾波器，和完成傅里葉逆變換。數字記錄儀可以包括確定像素的CCD攝像機350。該設備可以包括激光器與分束器之間光耦合的擴束器/空間濾波器230。可以選取參考光束與物光束之間的角度，和聚焦透鏡提供的放大倍數，為了使數字記錄儀可以分辨包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖的特征。因此，數字記錄儀可以分辨特征，可以提供兩種條紋，每種條紋有每條紋兩個像素。本發明可以包括利用上述設備制作的空間外差式全息圖，它包含在計算機可讀媒體上。
所以，本發明可以包括一種記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖的方法，包括把激光束分割成參考光束和物光束；從參考反射鏡以非垂直角反射參考光束；從物體以相對于聚焦透鏡確定光軸的角度反射物光束；利用聚焦透鏡聚焦構成多個同時參考波和物波的參考光束和物光束到數字記錄儀的焦平面上以形成包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖；數字記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖；在傅里葉空間中通過變換包含空間外差式條紋的記錄空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，傅里葉分析包含空間外差式條紋的記錄空間外差式全息圖；應用數字濾波器以去除原點周圍的信號；和完成傅里葉逆變換。該方法可以包括在從物體以相對于聚焦透鏡確定光軸的角度反射物光束之前和在從物體以相對于聚焦透鏡確定光軸的角度反射物光束之后，利用物鏡衍射物光束。變換記錄空間外差式全息圖軸的步驟可以包括利用擴展傅里葉變換的變換。數字記錄的步驟可以包括利用確定像素的CCD攝像機檢測光束。離軸照明空間外差式全息圖可以是離軸照明空間低頻外差式全息圖；詞語低頻意味著，基本的條紋空間頻率是在Nyquist取樣限制以下。該方法還可以包括存儲包含傅里葉分析空間外差式條紋的空間外差式全息圖作為數字數據。該方法還可以包括重顯傅里葉分析空間外差式全息圖。該方法還可以包括發射傅里葉分析空間外差式全息圖。本發明可以包括利用上述方法制備的空間外差式全息圖，它包含在計算機可讀媒體上。
內容基融合為了采用離軸照明，必須設置諸如離軸照明角和方向的某些成像參數。然而，沒有一組成像參數對于每個物體是最佳的，或對于相同物體的每個部分是最佳的。照明到物體中的谷地或溝槽可以使有價值的高度信息退化或完全丟失。所以，我們需要這樣一種方法，選取和/或優化有關物體的離軸照明參數。
本發明可以包括一種改進采用離軸照明的DDH系統全息成像方法。這種方法可以利用軟件實施。這種方法可以包括選取離軸照明參數作為被觀察物體內容的函數。按照取決于給定物體內容的方式，這種方法可以提高利用離軸照明的直接數字全息術(DDH)成像系統的空間和高度分辨率。通過數字處理不同照明角下捕獲的給定物體多個確定性選取的全息圖，可以實現分辨率的提高。所以，本發明可以解決根據被觀察物體內容確定離軸照明參數的需要。
離軸照明參數的選擇可以是迭代方式。附加的離軸照明圖像可以融合成復合圖像。可以匯編附加的(離軸)照明圖像，并把它們融合成一個復合圖像組或多個復合圖像組。
離軸照明參數的選擇可以是遺傳方式。可以匯編和比較多個復合圖像。在兩個或多個復合圖像之間，可以利用得到最佳分辨率融合圖像的一個或多個照明參數作為導向點(例如，終點)，在隨后的迭代中進一步優化這些參數。或者，在兩個或多個復合圖像之間，在隨后的迭代期間可以避免得到最差分辨率融合圖像的一個或多個照明參數。
這種方法可以包括以下的過程。具有計算機控制物體照明的全息成像系統形成被觀察物體的全息圖。全息圖的數字表示轉移到計算機，以及重構和存儲物波(即，圖像)的數字表示。用戶或自動處理操作可以識別有關的特征。指出兩個或多個相鄰像素上幅度和/或相位變化的數據可以提供有關特征的導向。兩個或多個相鄰像素上幅度和/或相位的快速變化可以準確反映有關的特征。
通過融合當前的圖像與以前的一個或多個圖像，可以計算分辨率提高的復合圖像。分析復合圖像及有關的特征；這個分析結果可以終止過程或提供新的成像控制參數。指出捕獲新圖像的另一個照明角的這些控制參數可以傳輸到全息成像系統。可以重復這個過程。按照這種方式，通過適合于被觀察物體特征的離軸照明，本發明可以改進全息成像能力。
參照圖4，它表示本發明的整體視圖。本發明的物理元件可以包括物體1，離軸照明直接數字全息術(DDH)系統3，和用于顯示，存儲和/或進一步分析的計算機15。本發明的其余部分可以包含軟件。物體1是由離軸照明DDH系統3成像。離軸照明DDH系統3可以是圖2和3中所示的系統。
再參照圖4，DDH系統3的輸出是數字全息圖2，它傳輸到復圖像重構級5，在其中計算被觀察物體1的復數字圖像4。在一個實施例中，復圖像重構級5可以采用現在專業人員熟知的傅里葉域圖像重構。需要指出的是，復數字圖像4的幅度指出物體1的反射率，而復數字圖像4的相位指出物體1的高度。
仍然參照圖4，復數字圖像4然后傳輸到圖像存儲級7和特征選取級9。圖像存儲級7把捕獲的物體1所有圖像收集成一個或多個圖像組14。為了形成復合圖像，圖像存儲級7傳輸一個或多個圖像組14和相關的參數12到融合算法13。融合算法13利用一個或多個傳輸的圖像組14以及用于捕獲圖像組中圖像的全部或一些相關成像控制參數以計算較高分辨率的復合融合圖像16。在一個實施例中，利用參照圖2和3描述的傅里葉域方法，融合算法13可以構造復合的融合圖像16。
再參照圖4，融合圖像16可以傳輸到成像參數選取級11以及顯示，存儲，和/或進一步分析級15。特征選取級9把復數字圖像4和用戶輸入或自動特征識別6作為輸入。特征選取級9的目的是識別被觀察物體1中的一個或多個特征。通過圖形用戶接口或自動圖像處理操作，用戶可以識別這些特征。然后，特征選取級9傳輸特征參數8到成像參數選取級11。成像參數選取級11把特征參數8和當的前融合圖像16作為輸入。通過分析當前的融合圖像16與特征參數8進行比較，成像參數選取級11可以確定是否應當停止處理操作，在融合圖像16是足夠好的情況下停止處理操作，或確定是否輸出一組新的成像控制參數12。新的成像控制參數12可以指令DDH系統2利用成像控制參數12規定的離軸照明角捕獲新的全息圖。一旦捕獲了新的全息圖2，在成像參數選取級11確定應當停止處理操作之前，重復以上的過程。
公開的實施例說明計算機控制的可移動閉合體作為完成對準光源，擴束器/空間濾波器和透鏡功能的結構，它使物光束同心或偏心傳輸通過物鏡，但用于完成對準光源，擴束器/空間濾波器和透鏡功能的結構可以是能夠完成對準物光束功能的任何其他結構，它使物光束同心或偏心傳輸通過物鏡，例如，相對于光源，擴束器/空間濾波器和透鏡，可以移動分束器，反射鏡，物鏡，物體，聚焦透鏡和CCD攝像機的可移動平臺，或一系列可移動光學元件(例如，反射鏡)，或柔性光纖和/或光纜。
此處所用的詞語“一個”定義為一個或多于一個。此處所用的詞語“多個”定義為兩個或多于兩個。此處所用的詞語“另一個”定義為至少第二個或多于第二個。此處所用的詞語“包含和/或有”定義為包括(即，開放語言)。此處所用的詞語“耦合”定義為連接，雖然不必是直接連接，也不必是機械連接。此處所用的詞語“近似”定義為至少接近于給定值(例如，較好是在10％內，更好的是在1％內，最好是在0.1％內)。此處所用的詞語“基本上”定義為大部分，但不必是它的全部。此處所用的詞語“一般”定義為至少接近于給定的狀態。此處所用的詞語“部署”定義為設計，建造，運輸，安裝和/或操作。此處所用的詞語“裝置”定義為獲得某個結果所用的硬件，固件和/或軟件。此處所用的詞語“程序”或“計算機程序”定義為計算機系統上執行設計的一系列指令。“程序”或“計算機程序”可以包括計算機或計算機系統上執行設計的子程序，函數，過程，目標方法，目標實施方案，可執行應用程序，小應用程序，小服務程序，源代碼，目標代碼，共享程序庫/動態負載庫和/或其他的指令系列。此處所用的詞語“低頻”定義為Nyquist取樣限制以下的基本條紋空間頻率。
本發明的實際應用本發明的實際應用在技術領域內的價值是計量學。本發明可以與微電子(機械)制造相結合，例如，半導體檢驗。本發明還可以與納米技術的研究，開發和制造相結合，例如，納米可視化，納米測量等。本發明還可以用于數字處理和/或數字數據采集的干涉儀環境下，例如，基于電子全息術的直接數字全息術工具。實際上，本發明有無數的應用，此處不必一一列舉。
本發明的優點至少有下列的幾個理由，代表本發明實施例的方法，設備和/或計算機程序是費用低廉和有利的。借助于自動方式或通過圖形用戶接口的用戶輸入，本發明可以識別被觀察物體中的有關特征。基于被識別的特征，本發明可以控制全息成像系統以提高內容基分辨率。本發明可以提供反饋路徑，其中分析當前的融合圖像以確定是否應當停止處理操作或計算最佳成像參數以捕獲新的全息圖。本發明可以提供計算機控制的物體照明。本發明可以融合多個全息圖的結果。本發明可以大大提高成像分辨率。與以前的方法比較，本發明可以提高質量和/或降低成本。
在沒有不適當試驗的情況下，按照公開的內容，可以制成和利用此處公開的所有本發明實施例。本發明不限于此處敘述的理論說明。雖然我們公開了本發明者設想實施本發明的最佳模式，但本發明的實踐不受此限制。所以，專業人員可以理解，本發明可以在此處具體描述的條件之外實現。
此外，各個元件不必組合在所公開的配置中，而可以組合成幾乎各種配置。此外，對此處描述方法中的步驟或系列步驟可以作改動。此外，雖然此處描述的設備可以是單獨的模塊，顯而易見，這些設備可以集成到與它相關的系統中。此外，每個公開實施例中所有公開的單元和特征可以與每個其他公開實施例中公開的單元和特征進行組合，除了這些單元或特征是互相排斥的。
顯而易見，在不偏離本發明概念的精神和/或范圍的條件下，各種替換，改動，添加和/或重新安排是可能的。我們認為，所附權利要求書及其相當內容限定本發明概念的精神和/或范圍覆蓋所有這些替換，改動，添加和/或重新安排。
所附的權利要求書不應當解釋成包含裝置加功能的限制，除非這種限制是在利用詞語“裝置”和/或“步驟”的給定權利要求中明確地敘述過。本發明的亞屬實施例是在所附獨立權利及其相當內容中描述。所附的從屬權利要求及其相當內容可以區分本發明的具體實施例。
參考文獻(1)Goodman，Joseph W.，“Introduction to Fourier Optics，”McGraw-Hill，1998.
(2)Voelkl，E.et al.，“Introduction to Electron Holography，”Kluwer Academics/PlenumPublishers，1999.
(3)Eugene Hecht，“Optics，Third Edition，”Addison-Wesley，1998，page 465-469；599-602.
權利要求
1.一種記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基離軸照明空間外差式全息圖的方法，包括計算相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角，作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據的函數；從參考反射鏡以非垂直角反射參考光束；從物體反射物光束；聚焦參考光束和物光束到數字記錄儀的焦平面上以形成包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基離軸照明空間外差式全息圖；和數字記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基離軸照明空間外差式全息圖。
2.按照權利要求1的方法，還包括在傅里葉空間中通過變換包含空間外差式條紋的記錄內容基離軸照明空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，傅里葉分析包含空間外差式條紋的記錄內容基離軸照明空間外差式全息圖；應用數字濾波器去除原點周圍的信號；和完成傅里葉逆變換。
3.按照權利要求1的方法，還包括融合傅里葉分析內容基離軸照明空間外差式全息圖與至少一個傅里葉分析空間外差式全息圖以計算單個復合圖像。
4.按照權利要求3的方法，其中傅里葉分析空間外差式全息圖包含復合圖像。
5.按照權利要求3的方法，還包括重顯單個復合圖像。
6.按照權利要求3的方法，還包括發射單個復合圖像。
7.按照權利要求1的方法，其中計算相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據的函數包括從傅里葉分析空間外差式全息圖中選取感興趣的特征。
8.按照權利要求7的方法，其中數字記錄的步驟包括利用確定像素的CCD攝像機檢測光束。
9.按照權利要求8的方法，其中感興趣的特征是由這樣的數據確定，該數據指出選自至少兩個像素上幅度和相位中至少一個的變化。
10.按照權利要求1的方法，還包括確定是否記錄另一個內容基空間外差式全息圖。
11.按照權利要求10的方法，還包括記錄另一個內容基空間外差式全息圖。
12.按照權利要求11的方法，還包括在傅里葉空間中通過變換包含空間外差式條紋的另一個記錄內容基離軸照明空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，傅里葉分析包含空間外差式條紋的記錄另一個內容基離軸照明空間外差式全息圖；應用數字濾波器去除原點周圍的信號；和完成傅里葉逆變換。
13.按照權利要求12的方法，還包括融合傅里葉分析另一個內容基空間外差式全息圖與至少一個傅里葉分析空間外差式全息圖以計算單個復合圖像。
14.按照權利要求1的方法，還包括存儲包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基空間外差式全息圖作為數字數據。
15.一種計算機程序，包括可平移的計算機或機器可讀程序單元以執行按照權利要求1的方法。
16.一種機器可讀媒體，包含按照權利要求1方法產生的數據。
17.一種可以數字記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基離軸照明空間外差式全息圖的設備，包括照明光源；與照明光源光耦合的分束器；與分束器光耦合的參考光束反射鏡；聚焦透鏡；與聚焦透鏡光耦合的數字記錄儀；和計算機，它控制相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據的函數，完成傅里葉變換，應用數字濾波器，和完成傅里葉逆變換，其中參考光束以非垂直角入射到參考光束反射鏡，物光束以相對于聚焦透鏡確定光軸的角度入射到物體上，參考光束和物光束被聚焦透鏡聚焦到數字記錄儀的焦平面以形成包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基離軸照明空間外差式全息圖，全息圖是由數字記錄儀記錄，和在傅里葉空間中計算機變換包含空間外差式條紋的記錄離軸照明空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，和在完成傅里葉逆變換之前去除原點周圍的信號。
18.按照權利要求17的設備，還包括分束器與物體之間光耦合的物鏡。
19.按照權利要求17的設備，其中每個照明光源包括激光器。
20.按照權利要求17的設備，其中數字記錄儀包括確定像素的CCD攝像機。
21.按照權利要求27的設備，其中選取參考光束與物光束之間的角度，和聚焦透鏡提供的放大倍數，為了使數字記錄儀可以分辨包含傅里葉分析空間外差式條紋的離軸照明空間外差式全息圖的特征并提供兩種條紋，每種條紋有每條紋兩個像素。
22.按照權利要求17的設備，其中照明光源可以相對于分束器移動。
23.按照權利要求16的設備，其中分束器，參考光束反射鏡和數字記錄儀確定Michelson幾何結構。
24.按照權利要求16的設備，其中分束器，參考光束反射鏡和數字記錄儀確定Mach-Zehner幾何結構。
25.按照權利要求16的設備，還包括與計算機耦合的數字存儲媒體，該計算機完成傅里葉變換，應用數字濾波器，和完成傅里葉逆變換。
26.按照權利要求17的設備，其中計算機計算相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據的函數。
27.一種機器可讀媒體，它包括使用權利要求16的設備產生的數據。
全文摘要
我們描述內容基融合離軸照明直接數字全息術的系統和方法。一種方法包括計算相對于聚焦透鏡確定光軸的照明角作為代表傅里葉分析空間外差式全息圖數據的函數；記錄包含傅里葉分析空間外差式條紋的內容基空間外差式全息圖；在傅里葉空間中通過變換包含空間外差式條紋的記錄內容基空間外差式全息圖的軸到參考光束與物光束之間角度確定的外差式載波頻率上，傅里葉分析包含空間外差式條紋的記錄內容基空間外差式全息圖；應用數字濾波器以去除原點周圍的信號；和完成傅里葉逆變換。
文檔編號G01B9/021GK1688945SQ03823809
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月3日 優先權日2002年9月3日
發明者杰弗利·R.·普萊斯 申請人:Ut-巴特勒有限責任公司