一種基于光強傳輸方程相位恢復應用裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種基于光強傳輸方程相位恢復應用裝置。
【背景技術】
[0002]基于光強傳輸方程的相位恢復技術是一種非干涉的定量相位恢復方法，該方法通過測量聚焦面和離焦面的強度信息來進行相位重構。相比于傳統的干涉技術，光強傳輸方程相位恢復技術只需測量單一光路的光場分布，而不需要物光和參考光的疊加，所以無需復雜的光學系統且對于實驗環境沒有茍1刻的要求;其次，光強傳輸方程相位恢復技術可由測量的強度圖像直接求解得到相位，不需要對獲得的相位進行解包裹，而解包裹算法通常很復雜且需要對誤差進行補償;所以，基于光強傳輸方程的相位恢復技術廣泛應用于X射線成像、天文學成像、自適應光學、二元光學設計、光學相位顯微等眾多領域。
[0003]基于光強傳輸方程的相位恢復技術一般需要3幅強度圖像進行相位重構:一幅聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像。傳統的光強傳輸方程相位恢復應用裝置需要手動或者機械移動CCD或者物體，這將不可避免的會引入人為誤差或者機械系統誤差;其次，傳統的實驗裝置相機每次只拍攝一幅強度圖像，測量時間長，所以不能對相對快速移動的動態物體進行測量。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對已有應用裝置存在的缺陷，提供一種基于光強傳輸方程相位恢復應用裝置，是一種非機械的并可以對快速移動的動態物體進行測量的簡單、高速、有效的定量相位恢復應用裝置。
[0005]為達到上述目的，本發明的思路如下:
為能對相對快速移動的動態物體進行測量，利用分光片與反射鏡將成像光束一分為三，由一個CCD同時采集一幅聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像;為避免傳統光強傳輸方程相位恢復應用裝置手動或者機械移動CCD或者物體引入的人為誤差或者機械系統誤差，可以采用空間光調制器調節三幅強度圖像的離焦距離。
[0006]基于以上思路，本發明采用如下技術方案:
一種基于光強傳輸方程相位恢復應用裝置，包括光源，4f系統，分光片，反射鏡和CCD ；被測物體設置于光源和4f系統之間，在4f系統后方設置第一分光片，第一分光片上方設置第一空間光調制器，下方正交設置第二分光片，后方設置第一反射鏡和第二反射鏡彼此正交;所述第二分光片前方設置CCD，后方設置第二空間光調制器以及第三反射鏡和第四反射鏡彼此正交，下方設置第三空間光調制器;光源準直后照射到被測物體上形成物光束，物光束經過4f系統后形成成像光束，成像光束被分光片、反射鏡與空間光調制器分為三束子光束;調節空間光調制器上的角譜傳遞函數，使CCD采集的三幅強度圖像分別為一幅聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像;最后將采集到的圖像應用于光強傳輸方程相位恢復技術重建出物體的相位。
[0007]所述光源包括He-Ne激光器、空間光濾波器、第一孔徑光闌、第一準直透鏡，所述He-Ne激光器發出的激光依次經過空間光濾波器、第一孔徑光闌、第一準直透鏡變成平行光束后照射到被測物體上。
[0008]或者所述光源包括LED燈、第二孔徑光闌、第二準直透鏡、場調制掩膜，所述LED燈發出的光依次經過第二孔徑光闌、第二準直透鏡、場調制掩膜后照射到被測物體上。
[0009]所述4f系統由兩個傅里葉變換透鏡組成，兩個傅里葉變換透鏡之間的距離為二者焦距之和;所述被測物體放在第一傅里葉變換透鏡的前焦點處，準直后的平行光束照射到被測物體上，經過第一傅里葉變換透鏡后在透鏡后焦面形成物體的傅里葉變換頻譜，再通過第二傅里葉變換透鏡在像面形成物體的像；由于4f系統物像成嚴格共軛關系，所以被測物體通過4f系統后形成等倍率放大、無畸變的像。
[0010]與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點:
本發明裝置通過單次圖像采集定量恢復出相位，非常適用于對動態物體進行成像，例如活體細胞;其次由于采集過程不需要任何機械移動與調整，所以避免了機械移動帶來的人為誤差或者機械系統誤差，為光強傳輸相位成像技術提供了一種簡單、高速、有效、穩定、實用的成像應用系統。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明基于光強傳輸方程相位恢復應用裝置光路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖，對本發明的具體實施例做進一步的說明。
[0013]—種基于光強傳輸方程相位恢復應用裝置，包括光源，4f系統，分光片，反射鏡和CCD;被測物體9設置于光源和4f系統之間，在4f系統后方設置第一分光片12，第一分光片12上方設置第一空間光調制器15，下方正交設置第二分光片16，后方設置第一反射鏡13和第二反射鏡14彼此正交;所述第二分光片16前方設置(XD21，后方設置第二空間光調制器17以及第三反射鏡19和第四反射鏡20彼此正交，下方設置第三空間光調制器18;光源準直后照射到被測物體9上形成物光束，物光束經過4f系統后形成成像光束，成像光束被分光片、反射鏡與空間光調制器分為三束子光束；調節空間光調制器上的角譜傳遞函數，使CCD21采集的三幅強度圖像分別為一幅聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像;最后將采集到的圖像應用于光強傳輸方程相位恢復技術重建出物體的相位。
[0014]所述光源包括He-Ne激光器1、空間光濾波器2、第一孔徑光闌3、第一準直透鏡4，所述He-Ne激光器I發出的激光依次經過空間光濾波器2、第一孔徑光闌3、第一準直透鏡4變成平行光束后照射到被測物體9上。
[0015]所述光源包括LED燈5、第二孔徑光闌6、第二準直透鏡7、場調制掩膜8，所述LED燈5發出的光依次經過第二孔徑光闌6、第二準直透鏡7、場調制掩膜8后照射到被測物體9上。