菲涅耳波带板无运动卷积全息术

提出了菲涅耳波带板(FZP)无运动卷积全息术.该技术使用均匀扩展光源,使得从光源不同位置发出的光在经过FZP编码孔径之后,在物体上形成多个菲涅耳波带板投影叠加.物体的全息图是FZP投影光强分布函数与物体的光强分布函数的卷积,无需机械运动便得到物体的扫描全息图.采用数字相关解码方法实现全息图的再现.用蒙特卡罗方法模拟了菲涅耳波带板入射光束在经过散射介质以后,其出射光强分布随散射介质厚度的变化规律.结果表明:当散射介质厚度为5 cm时,出射光束依然基本保持菲涅耳波带板形式的光强分布.对嵌埋在浓度为1%的Intralipid散射溶液中直径为0.4mm的金属丝进行成像实验,分别得到当散射介质厚度为1cm、3cm和5cm时的再现像,实验验证了菲涅耳波带板无运动卷积全息术用于高散射介质中物体成像的可行性.     

基于菲涅耳波带板扫描全息术的光学层析成像

基于光学扫描全息术原理和编码孔径层析成像技术,提出了一种三维物体层析成像技术——菲涅耳波带板扫描全息术。该技术通过将物体的光强分布函数与菲涅耳波带板的光强分布函数进行卷积运算来得到物体的扫描全息图,通过相关解卷积的方法来进行扫描全息图的数字重建。依据该技术原理设计了实验系统,系统结构简单紧凑,具有三维物体层析成像功能。提出用数字高通滤波器来减少重建图像的背景噪声。计算机仿真及对实物的扫描记录和重建实验结果表明,该技术原理正确,用于三维物体层析成像是可行的,用数字高通滤波的方法提高重建图像的对比度是有效的。     

相移同轴无透镜傅里叶数字全息的分析与实验

应用菲涅耳衍射和全息理论，详细分析了无透镜傅里叶变换数字全息图的记录、再现方法和再现像的特点，分析了相移数字全息图的记录和再现方法，并进行了相应的实验验证。结果表明：直接对无透镜傅里叶数字全息图进行傅里叶逆变换可同时得到与物体完全相同的再现像及其共轭像；同轴无透镜傅里叶数字全息术能最大程度满足CCD对采样条件的要求，从而可以增大记录物体的尺寸，减小记录距离，明显提高再现像的清晰度和分辨率；相移数字全息术能有效地消除数字再现光场中的零级光场和共轭像，显著提高再现像的信噪比。条件许可时，相移同轴无透镜傅里叶数字全息术是目前解决数字全息术中再现像的分离与满足采样条件之间矛盾的最佳方法。     

应用光学——光学系统设计指南 第十九章 相干光学系统

19.3 全息术全息术是把发光物体发出的波前进行记录,然后把它再现的一种方法。这种波前的再现可以和物体处在应有位置上发出的波场相模拟,在光学全息术中,它将产生与原始波前一样的视觉印象。利用上节中的空间滤波的理论,全息图是一种空间滤波器,它的扩展函数近似于所要求的象,全息图的结构     

菲涅耳波带板无运动卷积偏振选通成像研究

提出了菲涅耳波带板(FZP)无运动卷积偏振选通全息术,该技术的原理与菲涅耳波带板扫描全息术相同,但在成像系统结构上作了重大改进,改进内容主要有两个方面:第一,使用扩展光源,用多个菲涅耳波带板在物体上的投影叠加形成卷积运算来取代机械扫描,克服了扫描造成的系统不稳定性和限制实际应用的耗时问题;第二,用CCD取代光电倍增管,使物体上所有的点都同时成像在CCD靶面上,达到实时采集整个全息图的目的。对线偏振光和圆偏振光经过散射介质脂肪乳剂(Intralipid)溶液后偏振度的变化规律进行了实验研究,研究表明,在米氏散射区,圆偏振光比线偏振光更容易保持偏振态。应用菲涅耳波带板无运动卷积偏振选通成像系统,采用圆偏振光作为入射光,对嵌埋在浓度为1%、深度为2 cm的脂肪乳剂溶液中的金属丝(直径0.4 mm)进行了成像实验,结果表明,菲涅耳波带板无运动卷积偏振选通全息术原理是可行的。     

圆柱型层析计算全息技术研究

研究了三维物体圆柱型层析计算全息技术:分别将不同深度三维物体的圆柱截面与对应的点扩展函数进行卷积后叠加获得位于全息面的物光场分布,并与参考光干涉获得计算全息图,再现该全息图可对原物体实现360°观测。首先建立三维物体圆柱型层析计算全息模型,推导系统点扩展函数与不同方向采样间隔所需满足的条件;然后通过理论与实验分析了物体不同圆柱截面半径、波长对空间频率和系统传递函数的影响,采用峰值信噪比和均方误差来评价再现图质量;最后对三维地球模型采用圆柱型层析计算全息编码,再现了不同观察角度与深度的信息。仿真结果表明,该方法对于一般三维物体360°全视场显示具有较高的应用价值。     

实时全息术检测透明物的一种新方法

介绍了实时全息术检测透明物的一种新方法,它采用物光再现的参考光和参考光通过全息图的直透光所形成的干涉图纹检测透明物体的变化。证明了这组干涉图纹与用参考光再现的物光和物光通过全息图的直透光所形成的干涉图纹分布规律相似,仅在相位上相差π。还讨论了这组干涉图纹的衬比和获得最佳衬比的条件。此方法可消除物光光路上某些因素带来的相位畸变,避开待测物体自发光的干扰,并可在全息图后方任意位置进行记录,这使实时全息术在实践中更具有灵活性,有助于它在更广阔领域内的应用。     

三维漫射体单波长真彩色彩虹全息术

提出一种新的三维漫反射物体真彩色彩虹全息术,在普通一步法真彩色彩虹全息术的基础上,用单波长激光逆光路再现,可在同一种记录介质上一次曝光记录三维物体的真彩色全息图.因而特别适合于制作光致抗蚀剂模压全息母板.     

数字全息中的一些基本问题分析

利用全息理论、傅里叶频谱分析和采样定理，在模拟和数字全息光栅实验基础上，分析了数字全息记录和再现中的一些基本问题。结果表明：在物体和CCD尺寸确定的情况下，记录光路结构参量只取决于对图像采样的要求及CCD的像素尺寸，只要物体到CCD的距离满足采样要求，数字全息图再现光场的三个部分就可以分离；用准直平行光作为记录参考光和模拟再现光，可以得到与物体大小和形状完全一致的再现像；采样条件对再现像的影响大于分离条件，减小参物光的夹角记录适当过采样的数字全息图，有利于提高再现像的质量；另外，在获得高质量再现像方面，根据物体的具体特征，尽可能记录高质量的数字全息图，与满足采样条件和分离条件具有同样重要的意义。     

环形光栅光学扫描全息术的研究

为了充分利用光学扫描全息系统的分辨率,提出了用环形光栅扫描物体的光学扫描全是术。其优点是：可以用非相干光源记录扫描全息图,系统为单光路,从而可以提高系统的稳定性。阐明了环形光栅光学扫描全息术的基本原理,并给出了实验结果。     

Three-dimensional holographic fluorescence microscopy

Most commonly used methods for three-dimensional (3D) fluorescence microscopy make use of sectioning techniques that require that the object be physically scanned in a series of two-dimensional (2D) sections along the z axis. The main drawback in these approaches is the need for these sequential 2D scans. An alternative approach to fluorescence imaging in three dimensions has been developed that is based on optical scanning holography. This novel approach requires only a 2D scan to record 3D information. Holograms of 15-microm fluorescent latex beads with longitinal separation of ~2 mm have been recorded and reconstructed. To our knowledge, this is the first time holograms of fluorescent specimens have been recorded by an optical holographic technique.     

CG光学扫描全息术和FZP光学扫描全息术分辨率比较

本文通过计算机仿真对ＦＺＰ 光学扫描全息术和ＣＧ 光学扫描全息术的横向和纵向分辨率进行了比较。无论是ＦＺＰ 还是ＣＧ 光学扫描全息术,其系统的分辨率与它们的环数有关,当环数越多时,分辨率越高。对于同样大小的ＦＺＰ 和ＣＧ,ＣＧ 光学扫描全息系统的分辨率比ＦＺＰ 光学扫描全息系统的分辨率要好     

Anisotropic edge enhancement in optical scanning holography with spiral phase filtering

Anisotropic edge enhancement is simulated using a spiral phase plate(SPP) in optical scanning holography(OSH). We propose to use a delta function and an SPP as the pupil functions to realize anisotropic edge enhancement. The interference of these two pupils is used to two-dimensionally scan an object to record its edge-only information. This is done in three ways: first, by shifting the SPP, second, by using two offset SPPs of same charge, and finally, by using two oppositely charged SPPs. Our computer simulations show the capability of selectively enhancing the edges of a given object.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

Holographic Three-Dimensional Display Using an Electron-Beam-Addressed Spatial Light Modulator

Three-dimensional (3-D) or holographic information extracted by two-dimensional active optical heterodyne scanning has been demonstrated recently. The technique is called optical scanning holography. To reconstruct the obtainable 3-D holographic information, digital techniques have been used and demonstrated. For real-time applications, we need to investigate spatial-light-modulator-based systems. In this paper, we first briefly review optical scanning holography, and then present experimental results of 3-D image reconstruction using an electron-beam-addressed spatial light modulator.     

光学扫描全息术研究进展

光学成像技术极大地拓展了人类的视觉极限,提高了人们观察和理解现实世界的能力。越多地获得目标的光学信息,对其的认识越充分。数字全息术是一种可以将样本的三维信息以二维全息图的形式编码记录下来的一种成像技术。通过获得由携带物体信息的物光波和参考光波叠加产生的干涉图案,可以以数字化的方式实现多种重建模态,例如图像恢复、相位成像和切片成像等。光学扫描全息术是一种独特的数字全息成像技术,通过主动式二维化扫描对三维物体进行成像,其完整的波前信息可以被单像素探测器记录,并基于光外差检测进行信号解调,从而恢复出复数全息图。对光学扫描全息术的最新进展进行介绍。首先,基于双光瞳成像系统,通过特殊的硬件和算法设计,提高光学成像系统的性能,如提高空间分辨率、缩短扫描时间。其次,基于计算成像原理,通过改进和优化全息像重建算法,实现高质量的图像恢复,主要涉及切片成像和三维成像等重建模态。第三,介绍光学扫描全息术的其他研究方向,并讨论该领域未来可能的发展方向。     

菲涅尔数字全息的脉冲响应

数字全息是用CCD记录全息图并用计算机数值重建全息像的一种全息新方法.在数字全息中,通过对不同记录参数下记录的全息图的数值处理,可以消除零级光和共轭光,从而将数字全息系统看作是一个线性系统.本文依据全息理论和付里叶频谱分析,对菲涅尔数字全息系统的脉冲响应和分辨本领进行了理论分析.结果表明,在矩形等间隔抽样的情形下,菲涅尔数字全息的脉冲响应是由CCD有限大小的孔径衍射斑调制的矩形函数;菲涅尔数字全息的分辨率由CCD的孔径尺寸决定;由于CCD像素具有一定的大小,使得点光源的像发生弥散.