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高质量等曲率物参光像面数字全息显微系统

王华英 刘飞飞 宋修法 廖薇 赵宝群 于梦杰 刘佐强

高质量等曲率物参光像面数字全息显微系统

王华英, 刘飞飞, 宋修法, 廖薇, 赵宝群, 于梦杰, 刘佐强
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  • 对等曲率物参光像面数字全息显微成像系统进行研究,分析了光路配置方法,推导了系统的点扩散函数, 并由此指出了决定系统成像分辨率的因素及系统的成像特点,最后讨论了再现像光场一次位相畸变校正的方法. 结果表明,等曲率物参光像面数字全息具有最大的信息容量;该系统的成像分辨率取决于显微物镜的数值孔径和CCD的像元大小,与CCD的光敏面尺寸无关;物体各点中通过显微物镜的所有频率成分均能被系统完全记录与再现, 样品被照亮区域的大小对记录条件和再现像质没有影响;等曲率物参光像面数字全息系统是一种优化的全息记录与再现系统, 利用该系统可以实现高质量成像.实验结果验证了理论分析的正确性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61077001, 61144005)、 河北省自然科学基金(批准号: F2008000750, F2010001038)、 河北省科技支撑计划(批准号: 09277101D) 和河北省教育厅科技计划重点项目(批准号: ZH2011241)资助的课题.
    [1]

    Kemper B, Bally G V 2008 Appl. Opt. 47 A52

    [2]

    Anand A, Chhaniwal V K, Javidi B 2010 J. Dis. Tech. 6 500

    [3]

    Miccio L, Finizio A, Puglisi R 2011 Bio.Opt. Exp. 2 331

    [4]

    Rajshekhar G, Gorthi S S, Rastogi P 2010 Opt. Exp. 18 18041

    [5]

    Olfatnia M, Singh V R, Xu T, Miao J M, Ong L S 2010 J. Micromech. Microeng 20 085013

    [6]

    Wang L, Zhao J L, Di J L, Jiang H Z 2011 Opt. Lett. 36 2710

    [7]

    Wang Y X, Wang D Y, Zhao J, Yang Y S, Xiao X Q, Cui H Q 2011 Chi. Opt. Lett. 9 030901

    [8]

    Ding S H, Li Q, Li Y D, Wang Q 2011 Opt. Lett. 36 1993

    [9]

    Zhao J L, Jiang H Z, Di J L 2012 Biomedical Optics and 3D Imaging OSA DSu3C. 1

    [10]

    Barth R, Staier F, Simpson T, Mittler S, Eisebitt S, Grunze M 2010 J. Biotechnol. 149 238

    [11]

    Li J C, Fan Z B, Patrice T, Song Q H, Pascal P 2011 Acta. Phys. Sin. 60 034204 (in Chinese) [李俊昌, 樊则宾, Patrice T, 宋庆和, Pascal P 2011 物理学报 60 034204]

    [12]

    Hu H F, Wang X L, Li Z L, Zhang N, Zhai H C 2009 Acta. Phys. Sin. 58 7662 (in Chinese) [胡浩丰, 王晓雷, 李智磊, 张楠, 翟宏琛 2009 物理学报 58 7662]

    [13]

    Hu H F, Wang X L, Gguo W G, Zhai H C, Wang P 2011 Acta. Phys. Sin. 60 017901 (in Chinese) [胡浩丰, 王晓雷, 郭文刚, 翟宏琛, 王攀 2011 物理学报 60 017901]

    [14]

    Wang H Y, Zhao B Q, Song X F 2009 Acta Optica Sinica 29 374 (in Chinese) [王华英, 赵宝群, 宋修法 2009 光学学报 29 374]

    [15]

    Wang H Y, Guo Z J, Zhang Z H, Liu F F 2012 J. Optoelectronics · Laser 39 0209002 (in Chinese) [王华英, 郭中甲, 张志会, 刘飞飞 2012 中国激光 39 0209002]

    [16]

    Park Y K, Popescu G, Badizadegan K 2006 Opt. Exp. 14 8263

    [17]

    IkedaLiu T 2005 Opt. Lett. 30 1165

    [18]

    Kim M K 2010 SPIE Reviews 1 018005

    [19]

    Colomb T, Cuche E, Charriére F 2006 Appl. Opt. 45 851

    [20]

    Cui H K, Wang D Y, Wang Y X, Liu C G, Zhao J, Li Y 2011 Acta. Phys. Sin. 60 044201 (in Chinese) [崔华坤, 王大勇, 王云新, 刘长庚, 赵洁, 李艳 2011 物理学报 60 044201]

  • [1]

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  • [1] 王华英, 刘飞飞, 廖薇, 宋修法, 于梦杰, 刘佐强. 优化的数字全息显微成像系统. 物理学报, 2013, 62(5): 054208. doi: 10.7498/aps.62.054208
    [2] 石炳川, 朱竹青, 王晓雷, 席思星, 贡丽萍. 像面数字全息的重建相位误差分析和改善. 物理学报, 2014, 63(24): 244201. doi: 10.7498/aps.63.244201
    [3] 潮兴兵, 潘鲁平, 王子圣, 杨锋涛, 丁剑平. 图像传感器像素化效应对菲涅耳非相干关联全息分辨率的影响. 物理学报, 2019, 68(6): 064203. doi: 10.7498/aps.68.20181844
    [4] 王华英, 张志会, 廖薇, 宋修法, 郭中甲, 刘飞飞. 无透镜傅里叶变换显微数字全息成像系统的焦深. 物理学报, 2012, 61(4): 044208. doi: 10.7498/aps.61.044208
    [5] 吴丹, 陶超, 刘晓峻. 有限方位扫描的光声断层成像分辨率研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5845-5850. doi: 10.7498/aps.59.5845
    [6] 赵应春, 张秀英, 袁操今, 聂守平, 朱竹青, 王林, 李杨, 贡丽萍, 冯少彤. 基于涡旋光照明的暗场数字全息显微方法研究. 物理学报, 2014, 63(22): 224202. doi: 10.7498/aps.63.224202
    [7] 王华英, 于梦杰, 刘飞飞, 江亚男, 宋修法, 高亚飞. 基于同态信号处理的数字全息广义线性重建算法研究. 物理学报, 2013, 62(23): 234207. doi: 10.7498/aps.62.234207
    [8] 张文喜, 相里斌, 孔新新, 李杨, 伍洲, 周志盛. 相干场成像技术分辨率研究. 物理学报, 2013, 62(16): 164203. doi: 10.7498/aps.62.164203
    [9] 王芳, 赵星, 杨勇, 方志良, 袁小聪. 基于人眼视觉的集成成像三维显示分辨率的比较. 物理学报, 2012, 61(8): 084212. doi: 10.7498/aps.61.084212
    [10] 刘双龙, 刘伟, 陈丹妮, 屈军乐, 牛憨笨. 相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究. 物理学报, 2016, 65(6): 064204. doi: 10.7498/aps.65.064204
    [11] 张兴华, 赵宝升, 缪震华, 朱香平, 刘永安, 邹 玮. 紫外单光子成像系统的研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4238-4243. doi: 10.7498/aps.57.4238
    [12] 张兴华, 赵宝升, 刘永安, 缪震华, 朱香平, 赵菲菲. 紫外单光子成像系统增益特性研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1779-1784. doi: 10.7498/aps.58.1779
    [13] 余波, 应阳君, 许海波. 惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统的优化研究. 物理学报, 2010, 59(6): 4100-4109. doi: 10.7498/aps.59.4100
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    [15] 向良忠, 邢达, 郭华, 杨思华. 高分辨率快速数字化光声CT乳腺肿瘤成像. 物理学报, 2009, 58(7): 4610-4617. doi: 10.7498/aps.58.4610
    [16] 袁飞, 袁操今, 聂守平, 朱竹青, 马青玉, 李莹, 朱文艳, 冯少彤. 双Lloyd镜数字全息显微测量术. 物理学报, 2014, 63(10): 104207. doi: 10.7498/aps.63.104207
    [17] 阳静, 吴学成, 吴迎春, 姚龙超, 陈玲红, 邱坤赞, 岑可法. 数字显微全息重建图像的景深扩展研究. 物理学报, 2015, 64(11): 114209. doi: 10.7498/aps.64.114209
    [18] 张益溢, 吴佳琛, 郝然, 金尚忠, 曹良才. 基于数字全息的血红细胞显微成像技术. 物理学报, 2020, 69(16): 164201. doi: 10.7498/aps.69.20200357
    [19] 张小正, 毕传兴, 徐亮, 陈心昭. 基于波叠加法的近场声全息空间分辨率增强方法. 物理学报, 2010, 59(8): 5564-5571. doi: 10.7498/aps.59.5564
    [20] 谢红兰, 高鸿奕, 陈建文, 王寯越, 朱佩平, 熊诗圣, 洗鼎昌, 徐至展. 具有原子分辨率的x射线荧光全息术的数值模拟研究. 物理学报, 2003, 52(9): 2223-2228. doi: 10.7498/aps.52.2223
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-26
  • 修回日期:  2012-07-16
  • 刊出日期:  2013-01-05

高质量等曲率物参光像面数字全息显微系统

  • 1. 河北工程大学信息与电子工程学院, 邯郸 056038;
  • 2. 河北工程大学理学院, 邯郸 056038
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61077001, 61144005)、 河北省自然科学基金(批准号: F2008000750, F2010001038)、 河北省科技支撑计划(批准号: 09277101D) 和河北省教育厅科技计划重点项目(批准号: ZH2011241)资助的课题.

摘要: 对等曲率物参光像面数字全息显微成像系统进行研究,分析了光路配置方法,推导了系统的点扩散函数, 并由此指出了决定系统成像分辨率的因素及系统的成像特点,最后讨论了再现像光场一次位相畸变校正的方法. 结果表明,等曲率物参光像面数字全息具有最大的信息容量;该系统的成像分辨率取决于显微物镜的数值孔径和CCD的像元大小,与CCD的光敏面尺寸无关;物体各点中通过显微物镜的所有频率成分均能被系统完全记录与再现, 样品被照亮区域的大小对记录条件和再现像质没有影响;等曲率物参光像面数字全息系统是一种优化的全息记录与再现系统, 利用该系统可以实现高质量成像.实验结果验证了理论分析的正确性.

English Abstract

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