Цифровая голография - Digital holography

Цифровая голография относится к получению и обработке голограмм с помощью массива цифровых датчиков, обычно камеры CCD или аналогичного устройства. Рендеринга изображения или реконструкция объекта данных выполняется численно из оцифрованных интерферограмм. Цифровая голография предлагает средства измерения оптических фазовых данных и обычно позволяет получать трехмерные изображения поверхности или оптической толщины. Было разработано несколько схем записи и обработки для оценки характеристик оптических волн, таких как амплитуда, фаза и состояние поляризации, что делает цифровую голографию очень мощным методом для метрологических приложений.

Цифровая запись и обработка голограмм

Внеосевая конфигурация

Во внеосевой конфигурации используется небольшой угол между эталонным и объектным лучами, чтобы предотвратить перекрытие вкладов перекрестных биений между объектным и эталонным оптическими полями с вкладом автоколебаний этих полей. Эти открытия были сделаны Эмметом Лейтом и Юрисом Упатниексом для аналоговой голографии и впоследствии адаптированы к цифровой голографии. В этой конфигурации для восстановления изображения требуется только одна записанная цифровая интерферограмма. Тем не менее, эта конфигурация также может использоваться в сочетании с методами временной модуляции, такими как фазовый сдвиг и частотный сдвиг, для высокочувствительных измерений при слабом освещении.

Фазовая голография

Процесс цифровой голографии с фазовым сдвигом (или ступенчатой ​​фазой) влечет за собой захват нескольких интерферограмм , каждая из которых показывает оптические фазовые соотношения между светом, возвращаемым из всех точек на освещаемом объекте, и управляемым эталонным лучом света. Оптическая фаза опорного пучка смещается от одного отобранной интерферограммы к следующему. Из линейной комбинации этих интерферограмм формируются комплексные голограммы. Эти голограммы содержат информацию об амплитуде и фазе оптического излучения, дифрагированного объектом в плоскости датчика.

Частотно-сдвигающая голография

За счет использования электрооптических модуляторов (ячейки Поккеля) или акустооптических модуляторов (ячейки Брэгга) опорный лазерный луч может быть сдвинут по частоте на настраиваемую величину. Это позволяет обнаруживать оптический гетеродин , процесс преобразования частоты, направленный на смещение заданного радиочастотного компонента оптического сигнала во временной полосе пропускания датчика. Голограммы со сдвигом частоты могут использоваться для узкополосной лазерной доплеровской визуализации .

Мультиплексирование голограмм

Обращение к одновременно различным областям временной и пространственной полосы пропускания голограмм было успешно выполнено для схем углового, длинноволнового, пространственного разделения, поляризации и мультиплексирования боковой полосы. Цифровые голограммы можно численно мультиплексировать и демультиплексировать для эффективного хранения и передачи. Амплитуда и фаза могут быть правильно восстановлены.

Супер-разрешение в цифровой голографии

Сверхразрешение возможно с помощью динамической фазовой дифракционной решетки для синтетического увеличения апертуры ПЗС-матрицы. Супер-локализация частиц может быть достигнута путем принятия схемы совместного проектирования оптики и обработки данных.

Оптическое сечение в цифровой голографии

Оптическое секционирование, также известное как секционная реконструкция изображения, представляет собой процесс восстановления плоского изображения на определенной осевой глубине из трехмерной цифровой голограммы. Для решения этой проблемы использовались различные математические методы, из которых одними из самых универсальных является получение обратных изображений.

Увеличение глубины резкости с помощью цифровой голографии в микроскопии

Используя возможности цифровой голографии для получения трехмерных изображений по амплитуде и фазе, можно увеличить глубину фокуса в микроскопии.

Комбинирование голограмм и интерферометрической микроскопии

Цифровой анализ набора голограмм , записанных с разных направлений или с различным направлением опорной волны позволяет численную эмуляцию объектива с большой числовой апертурой , что приводит к соответствующему усилению разрешения. Этот метод называется интерферометрической микроскопией .

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение