论文部分内容阅读
数字全息成像技术用电荷耦合器件CCD或其他图像传感器件代替传统全息材料记录全息图，用计算机模拟衍射过程来实现所记录全息图的数字再现，实现了全息图的记录、存储和再现过程的全数字化。随着近些年计算机技术的成熟和高品质CCD的出现，数字全息技术已在众多领域取得了研究进展，这些领域涵盖了物体形貌测量、微电路检测、粒子场测量、生物细胞观测、数字水印、变形和振动测量，以及构件缺陷检测等，但在同时也暴露了它的一个关键缺点—较低的分辨率。这是由于当前CCD的记录面积小、像素尺寸大，限制了对物体高频衍射信息的记录，因此使再现物体分辨率难以提高。针对这一问题，本文采用缩短记录距离的方法来提高全息图对物体高频衍射信息的记录；另外，由于通常的远记录距离情况下的再现算法不再适合近距离全息图再现，本文在近距离数字全息再现算法研究上也做了一定的研究工作。主要内容和研究结果有：
1)对已有的数字全息技术及近距离数字全息等内容进行了综述。
2)在介绍数字全息记录及再现原理基础上，对影响数字全息再现分辨率的主要因素进行了分析并对当前提高分辨率的三种技术，即成像数字全息、合成孔径数字全息、近距离数字全息分别进行了介绍。
3)对近距离记录光路进行了分析，得出同轴无透镜傅里叶变换光路结构最适合近距离数字全息图的记录。
4)在课题组相移同轴无透镜傅里叶变换全息技术和近距离数字全息技术基础上，通过精心设计和调试实验系统，成功地使记录距离缩短到24mm，对应的数值孔径达到NA=0.12。
5)用菲涅尔—基尔霍夫衍射公式，运用卷积的傅里叶变换性质和快速傅里叶变换(FFT)算法，通过对再现光场频域补零方法，得到了高质量的再现像。将所用方法得到的结果与用近似算法得到的结果进行了比较。