无直透光和共轭像的电子全息测量方法

摘要

一种无直透光和共轭像的电子全息测量方法，采用离轴菲涅尔全息记录光路的装置，将装置中的平面反射镜固定于反射平面的中垂线与光源光轴夹角为2°的位置上不动，由CCD摄像机记录下全息图存入计算机，将其用数字表达的全息图，经过用新的干涉图和再现真实像的数学表达式处理，最终获得无直透光、共轭像的再现真实像。具有简化了测量光路和测量过程、提高了测量精度，适用范围广、可靠性高的特点。

主权项

1.一种无直透光和共轭像的电子全息测量方法，采用离轴菲涅尔全息记录光路的装置，它包括发射平行光束的光源(1)，有中心点(O)置于光源(1)发射的平行光束的光轴(O2O2)上，反射面对着光源(1)发射光束前进方向的平面反射镜(5)，在光源(1)和平面反射镜(5)之间，有中心点(O′)置于光源(1)光轴(O2O2)上的正四方形棱镜(6)，正四方形棱镜(6)内的半透半反面与光源(1)光轴(O2O2)成45°角，有接收面对着而平行于光源(1)光轴(O2O2)的置于正四方形棱镜(6)的一侧，输出连接到计算机(3)上的CCD摄像机(2)，CCD摄像机(2)接收面的中垂线(O1O1)穿过正四方形棱镜(6)的中心点(O′)垂直于光源(1)的光轴(O2O2)，CCD摄像机(2)接收面的中垂线(O1O1)与正四方形棱镜(6)内的半透半反面成45°角；其特征在于具体的测量步骤是：<1>在上述离轴菲涅尔全息记录光路的装置中，首先将被测量物体(7)的表面正对着CCD摄像机(2)的接收面，置于与CCD摄像机(2)相对的正四方形棱镜(6)的另一侧，使其被测量物体(7)的表面中垂线与CCD摄像机(2)接收面的中垂线(O1O1)重合，调整平面反射镜(5)，使其反射面的中垂线(OO3)与光源(1)光轴(O2O2)之间的夹角α＝2°时，将平面反射镜(5)固定于此位置上；<2>使用上述光路的装置，将CCD摄像机(2)记录的全息图存入计算机(3)，全息图的数学表达式为： I(x，y)＝O2(x，y)+R2(x，y)+O(x，y)R*(x，y)+O*(x，y)R(x，y) [1][1]式中O(x，y)表示CCD摄像机(2)接收面上的物光复振幅，R(x，y)表示CCD摄像机(2)接收面上的参考光复振幅，*表示取共轭；<3>求得新的干涉图I′(x，y)，新的干涉图I′(x，y)的数学表达式为：$I^{\prime }(x,y)=\{\frac{{\partial }^{2}I(x,y)}{\partial x^2}+\frac{{\partial }^{2}I(x,y)}{\partial y^2}\}\otimes \left[\mathrm{rect}\left(\frac{x}{A}\right)\exp (-i2\mathrm{\pi \beta x}\right]---\left[2\right]$ [2]式中表示卷积，A＝1/25毫米-1，β＝19，i为虚数单位，将上述[1]式代入[2]式，即获得新的干涉图；<4>求得再现真实像，再现真实像的数学表达式为：$\Psi (x_0,y_0)=\exp [-\frac{\mathrm{i\pi }}{\mathrm{\lambda d}}({x_0}^2+{y_0}^2){]}^{*}\mathrm{DFT}\{I^{\prime }(x,y)\exp [-\frac{\mathrm{i\pi }}{\mathrm{\lambda d}}(x^2+y^2)]\}-----[3]$ [3]式中DFT表示富里叶变换，d表示CCD摄像机(2)的接收面到被测量物体(7)的距离，λ为光源(1)的波长，将上述[2]式代入[3]式，即获得无直透光和共轭像的再现真实像。