光學顯微成像設備及光學檢測儀器日益走向精密化,推動著各行各業(yè)的科學與技術發(fā)展。然而,在部分行業(yè)的生產(chǎn)、實踐和科學研究中,例如野外環(huán)境監(jiān)測、遠程醫(yī)療和農(nóng)林業(yè)等領域,研究人員對具有低成本、便攜式和抗環(huán)境噪聲等特點的顯微成像設備具有迫切需求。隨著激光二極管（LD）、半導體發(fā)光二極管（LED）、光纖及二元光學元件等現(xiàn)代光學元件、CMOS/CCD光電圖像傳感器及計算機技術的發(fā)展,利用廉價光學元器件和計算成像算法相結(jié)合的方式,實現(xiàn)成像算法取代部分復雜光學元件,可以使得原本復雜的光學顯微成像設備變得更加結(jié)構簡單、便攜化。本文深入、系統(tǒng)地探討了如何利用基于波前重構的計算成像的方法實現(xiàn)光學顯微成像設備的簡單化、數(shù)字化、廉價化和便攜化。本文創(chuàng)新點如下:a.討論了標量角譜理論、基于距離/波長改變的Gerchberg-Saxton（G-S）迭代算法、基于距離/波長改變的光強傳輸方程（TIE）、圖像自動聚焦方法（測量離焦距離和測量照明波長）等波前重構算法及其支撐算法在計算顯微成像中的適用范圍、求解方法及它們的綜合使用流程;本論文提出的綜合算法流程明顯降低了波前重構算法對精密硬件的依賴性,對基于波前重構的計算成像... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

含有成像透倪組的相干成像系統(tǒng)示意圈

在一系列近似假設下，可以用標量波動光學理論對待各種成像問題。??最為常見的能夠完全記錄光波前的復函數(shù)（振幅－相位）信息的方法就是全息術。其中，??Ｇａｂｏｒ同軸數(shù)字全息是一種單光束同軸數(shù)字全息（如圖１．２），其記錄全息圖時的衍射物光波??和直透參考光波同向傳播且經(jīng)歷相同的路徑和光學器件［９］。因此，對于單光路的Ｇａｂｏｒ同??軸全息系統(tǒng)，它有著與上述線性相干成像系統(tǒng)幾乎一致的硬件裝置結(jié)構。由于同軸數(shù)字全??息有著諸多的優(yōu)勢，例如，光路結(jié)構中光學元件少、光源相干性要求低、抗環(huán)境噪聲能力??強、干涉條紋密度且充分地利用了探測器有限的空間帶寬積，因此在全息成像和全息測量??領域有著廣泛的應用，但其再現(xiàn)過程中零級衍射像和共軛像會同時以雜散光的形式出現(xiàn)在??像面上，并與原始像重疊，降低了重構圖像的畫面質(zhì)量（如圖１．３）。??），〇?７??Ｉｚｌ?ｎ??Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?／?又’〇?ｘ????ｚ＿—??Ｏｂｊｅｃｔ?ｐｌａｎｅ?Ｈｏｌｏｇｒａｍ?ｐｌａｎｅ??圖１．２?Ｇａｂｏｒ同軸數(shù)字全息原理

在一系列近似假設下，可以用標量波動光學理論對待各種成像問題。??最為常見的能夠完全記錄光波前的復函數(shù)（振幅－相位）信息的方法就是全息術。其中，??Ｇａｂｏｒ同軸數(shù)字全息是一種單光束同軸數(shù)字全息（如圖１．２），其記錄全息圖時的衍射物光波??和直透參考光波同向傳播且經(jīng)歷相同的路徑和光學器件［９］。因此，對于單光路的Ｇａｂｏｒ同??軸全息系統(tǒng)，它有著與上述線性相干成像系統(tǒng)幾乎一致的硬件裝置結(jié)構。由于同軸數(shù)字全??息有著諸多的優(yōu)勢，例如，光路結(jié)構中光學元件少、光源相干性要求低、抗環(huán)境噪聲能力??強、干涉條紋密度且充分地利用了探測器有限的空間帶寬積，因此在全息成像和全息測量??領域有著廣泛的應用，但其再現(xiàn)過程中零級衍射像和共軛像會同時以雜散光的形式出現(xiàn)在??像面上，并與原始像重疊，降低了重構圖像的畫面質(zhì)量（如圖１．３）。??），〇?７??Ｉｚｌ?ｎ??Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?／?又’〇?ｘ????ｚ＿—??Ｏｂｊｅｃｔ?ｐｌａｎｅ?Ｈｏｌｏｇｒａｍ?ｐｌａｎｅ??圖１．２?Ｇａｂｏｒ同軸數(shù)字全息原理

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Characteristics of high power LEDs at high and low temperature[J]. 郭偉玲,賈學嬌,尹飛,崔碧峰,高偉,劉瑩,閆薇薇.  半導體學報. 2011(04)



本文編號：3018093