無(wú)透鏡數(shù)字全息顯微成像研究.pdf

1、數(shù)字全息顯微成像是數(shù)字全息與光學(xué)顯微相結(jié)合產(chǎn)生的新型顯微成像技術(shù)，它利用CCD代替?zhèn)鹘y(tǒng)記錄介質(zhì)全息干板來(lái)記錄放大后的物光與參考光干涉形成的全息圖，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上對(duì)光學(xué)衍射過(guò)程進(jìn)行數(shù)值再現(xiàn)來(lái)獲取微小物體的波前信息，從而將整個(gè)全息過(guò)程數(shù)字化。數(shù)字全息顯微成像具有大視場(chǎng)、高分辨率、非接觸、三維實(shí)時(shí)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已成為了近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，并在細(xì)胞觀測(cè)、生物醫(yī)學(xué)、微納器件結(jié)構(gòu)檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
　　本文通過(guò)理論闡述、計(jì)算機(jī)模擬仿真和實(shí)

2、驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)數(shù)字全息記錄光路、再現(xiàn)算法、成像質(zhì)量影響因素、零級(jí)項(xiàng)與共軛像的去除以及超分辨率圖像重建等基本問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、詳細(xì)闡述了數(shù)字全息三種主要再現(xiàn)算法：菲涅爾衍射積分再現(xiàn)算法、卷積再現(xiàn)算法和角譜再現(xiàn)算法，分析了每種算法的適用性和優(yōu)劣，并通過(guò)比較得出角譜再現(xiàn)算法是對(duì)光學(xué)衍射過(guò)程較為準(zhǔn)確的描述，適用性也較強(qiáng)。
　　2、對(duì)同軸數(shù)字全息和離軸數(shù)字全息進(jìn)行了系統(tǒng)比較，得出了同軸數(shù)字全息對(duì)記錄條件要

3、求較低，且在CCD參數(shù)相同情況下，同軸數(shù)字全息對(duì)CCD的空間帶寬利用率高，能記錄更多的物光波信息，從而獲得分辨率更高的再現(xiàn)像。
　　3、分析了成像器件CCD參數(shù)對(duì)成像質(zhì)量的影響，其中CCD像素尺寸主要影響再現(xiàn)像亮度，像素尺寸越大，再現(xiàn)像亮度越高；像素間隔影響再現(xiàn)像大小，像素間隔越大，再現(xiàn)像越??；感光面積則影響再現(xiàn)像的分辨率，感光面積越大，再現(xiàn)像分辨率越高。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬仿真對(duì)分析所得結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證，得出了實(shí)際的影響效果。
　

4、　4、基于Gabor同軸全息光路設(shè)計(jì)了無(wú)透鏡數(shù)字全息顯微成像光路，該光路以 LED光為光源，消除了激光光源散斑噪聲的影響，且具有成本低、體積小、重量輕；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于集成化；可以同時(shí)獲取大視場(chǎng)高分辨率圖像等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該實(shí)驗(yàn)光路的可行性，獲得了清晰的物體再現(xiàn)像。
　　5、針對(duì)零級(jí)項(xiàng)與共軛像會(huì)干擾實(shí)際物像從而影響再現(xiàn)像成像質(zhì)量的問(wèn)題，提出了常見(jiàn)的零級(jí)項(xiàng)消除方法 HRO法和能去除共軛像的迭代相位恢復(fù)算法：GS算法和誤差