運用數字全息顯示物體(編輯修改稿)
2025-07-16 05:13 本頁面
【文章內容簡介】 者迎著再現光波的方向，透過全息圖就可以看到物體的虛像。全息圖猶如一個窗口，當人們移動眼睛從不同角度觀察時，就好樣面對原物一樣看到它不同側面的形象。因此，再現就是一個衍射過程。用一束復振幅分布為的相干光波照射全息圖，則透過全息圖的光場為： （29） (210) 由(210)可以看出，中系數，這兩項均為常數，它們的作用僅僅改變再現光波C的振幅，不能改變的相位。另外，中系數也只能調制再現光波的振幅信息，這實際上是再現光波經歷分布的一張底片的衍射，使再現光波多少有些離散而出現雜光，這是一種“噪聲”，實驗上可以采取一定的手段來減小這種噪聲?？傊?，和基本上保留了照明光波的特性，是全息圖衍射場中的零級光波。包含了物光波信息，包含了物光波的共軛信息。下面，利用不同的再現光波進行波前重建。1. 用原參考光波進行再現，即，則此時 (211) (212)是均勻的再現光波光強，因此，是原理物光波波前的準確再現，可以觀察到物體的虛像，這一項是全息圖衍射光場中的級光波。由于的位相因子一般無法消除，會成為并不嚴格與原物鏡像對稱的匯聚波，觀察到的是實像，由于受到的調制，實像會變形，這一項是全息衍射光場的級光波。只有當照明光波和參考光波都是正入射的平面波時，和的系數都是實數，全息圖衍射場中的級光波才嚴格地鏡像對稱。 用原參考光波再現2. 用原參考光波的共軛光波進行再現，即，則此時 (213) (214)這時，再現原始物體的虛像由于受到的調制，虛像會變形，產生畸變。而再現了物光波前的共軛波，給出了原始物體的一個實像，但是出現了景深反演，即原來近的部位變遠了，原來遠的部位變近了，通常稱之為贗實像。 用共軛參考光波再現如上分析可知，對全息圖進行再現時會產生四個分量，能否將它們分離并提取出原物光波的有效信息就成了整個全息技術的關鍵，而這很大程度上是依賴于實驗所采用的記錄光路。所謂同軸全息圖，即物光波與參考光波處于同一軸上。(a) (b) 同軸全息圖的記錄與再現：(a)記錄；(b)再現伽伯()最初所提出和實現的全息圖就是一種同軸全息圖。在同軸全息中，物光波與參考光波之間的光軸夾角為零。(a)所示。若用一平面光波垂直照射全息圖，則衍射光場在210式的四項分量中，第一項是透過全息圖的受到均勻衰減的平面波。第二項正比于弱的散射光的光強，可以忽略不計。第三項正比于物光波復振幅，再現了原始物光波前，產生原始物體的一個虛像。第四項則在全息圖另一側與虛像對稱位置產生物體的實像，(b)所示。而這四項分量都在同一方向傳播，其中直接透射光波大大降低了像的襯度，且虛像和實像相距，構成不可分離的孿生像。當對實像聚焦時，總是伴隨一離焦的虛像。孿生像的存在也大大降低了再現像質量。另外，因為同軸全息圖是由透射光場相干而成，其最大的局限還在于我們必須假定物體是高度透明的，否則第二項場分量將嚴重影響響的質量。這一假定極大地限制了同軸全息術的應用范圍。離軸全息圖，即偏斜參考光全息圖，物光與參考光成一定的夾角投射到全息記錄介質上。離軸全息圖不僅可以消除同軸全息圖中共軛像的干擾，還能使成像光波不與零級衍射光波重疊。(a)(b) 離軸全息圖的記錄與再現：(a)記錄；(b)再現為了消除同軸全息圖孿生像的相互干擾，也叫做偏斜參考光全息術，(a)所示。準直光束一部分直接照射振幅透過率物體，另一部分經物體之上的棱鏡P偏折，以傾角透射到全息干板上。全息干板上的振幅分布即為物體透射波和傾斜參考波疊加的結果。在實際情況下，只要選擇適當的物參夾角，就可以在全息圖再現的時候令其衍射光場的零級衍射光和級衍射光在方向上相互分離，從而提高再現像的襯度，也使得孿生像之間不會發(fā)生干擾。這也正是離軸全息的最主要的優(yōu)點。(b)所示。與傳統(tǒng)的光學全息相比，數字全息可以消除噪聲以及記錄過程中底片非線性等因素的影響，整個過程簡單，有利于進行定量分析和測量。并且便于圖像的數字化儲存和實時處理，有利于全息術更廣泛的應用。，平面是物平面，平面是全息圖平面，也就是CCD靶面所在的位置，平面是再現像平面。全息記錄平面和再現像平面到全息圖平面的距離分別為和。就是物體至CCD靶面的距離。 數字全息的記錄和再現原理設全息記錄平面上的物光波和參考光波的復振幅分布分別為和，則全息記錄平面上干涉條紋的強度分布為： (215)數字全息的記錄介質是CCD，而CCD記錄的是離散的光強分布。一個CCD攝像機拍攝圖像質量的好壞取決于像素密度、像素的大小以及像素的深度等因素。單位面積的像素數目亦即像素密度決定了所拍攝圖像的分辨率。圖像的分辨率可以表示為一塊CCD芯片所能夠捕獲的影像信息的數量。像素的數目越高，圖像分辨率就越高，圖片/影像質量也越好。芯片所能夠提供像素的尺寸，是鑒別影像質量以及最終圖像輸出尺寸的最容易的方法。像素的尺寸范圍通常在幾微米到十幾微米之間。像素的尺寸越小，芯片所具有的分辨率越高。除了以上有關CCD芯片的尺寸之外，采集到的圖像的質量還受像素的深度影響，像素深度又稱比特深度，它是一幅圖像中為描繪每一個像素所能夠給予的比特數量，決定了圖像的灰度等級。比特深度越大，就可以使圖像表現出更多的細節(jié)和層次。另外，CCD還存在著散粒噪聲、轉移噪聲和熱噪聲等問題，所以在實驗和數據處理過程中，也需要考慮這些因素，以減少其對實驗結果帶來的負面影響。CCD的尺寸為，橫向和縱向的像素數分別為和
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1