搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用小尺寸电荷耦合器件实现数字全息高分辨成像

王华英 于梦杰 江亚男 宋修法 朱巧芬 刘飞飞

引用本文:
Citation:

利用小尺寸电荷耦合器件实现数字全息高分辨成像

王华英, 于梦杰, 江亚男, 宋修法, 朱巧芬, 刘飞飞

High-resolution digital holographic microscopy realized by small size CCD camera

Wang Hua-Ying, Yu Meng-Jie, Jiang Ya-Nan, Song Xiu-Fa, Zhu Qiao-Fen, Liu Fei-Fei
PDF
导出引用
  • 为了在降低数字全息显微成像系统成本的同时实现高分辨成像,对像面数字全息显微术的记录与再现过程进行了理论分析,结合系统的点扩散函数,对该系统的横向分辨率进行了分析. 得到了如下结论:像面数字全息显微系统的横向分辨率对电荷耦合器件(CCD)光敏面尺寸变化不敏感;对于常见的CCD 器件,其像元尺寸的变化对该系统的横向分辨率影响甚微. 此外,对像面数字全息显微系统的成像特点进行了分析,结果表明:利用像面数字全息系统可以实现物体信息的完整记录与再现,其成像分辨率及像质优于预放大数字全息系统. 利用搭建的数字全息实验记录系统,从强度及位相两方面对理论分析结果进行了验证,实验结果表明了理论分析的正确性.
    In order to achieve high-resolution imaging by reducing the cost of digital holographic microscopy system, the recording and reconstruction process of image-plane digital holographic system (IPDHS) and its point spread function are analyzed. Then, the determination factor of lateral resolution of IPDHS is investigated. It is concluded that the dependence of lateral resolution of IPDHS on the photosensitive surface size of the recording device is very weak, which is completely different from the common knowledge that the lateral resolution of digital holographic imaging system can be improved by using large size recording device. Then the imaging characteristics of an IPDHS are analyzed. The results show that the information about the tested object can be completely recorded and reconstructed by image-plane digital holography, and that the lateral resolution of IPDHS is higher than that of pre-magnification digital holography. Two IPDHS with plane and spherical reference wave are built. The experimental results are in accordance with the theoretical analysis.
    • 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:F2010001038,F2012402051,F2012402028)和河北省科技支撑计划(批准号:09277101D,13210201D)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61077001, 61144005), the Natural Science Foundation of Hebei Province, China (Grant Nos. F2010001038, F2012402051, F2012402028), and the Key Technology Research and Development Program of Hebei Province, China (Grant Nos. 09277101D, 13210201D).
    [1]

    Hao Y, Asundi A 2011 Appl. Opt. 50 183

    [2]

    Das B, Yelleswarapu C S, Rao L N 2012 Appl. Opt. 51 1387

    [3]

    Hu H F, Wang X L, Guo 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]

    [4]

    Li J C, Lou Y L, Gui J B, Peng Z J, Song Q H 2013 Acta Phys. Sin. 62 124203 (in Chinese) [李俊昌, 楼宇丽, 桂进赋, 彭祖杰, 宋庆和 2013 物理学报 62 124203]

    [5]

    Zhang Y Z, Guohai S, Giancarlo P, Wang D Y, Bahram J, Wolfgang O 2013 Opt. Commun. 286 56

    [6]

    Liu C, Liu Z, Bo F 2002 Appl. Phys. Lett. 81 3143

    [7]

    Granero L, Mico V, Zalevsky Z, Garcia J 2009 Opt. Express 17 15008

    [8]

    Granero L, Zzlevsky Z, Mico V 2011 Opt. Lett. 17 1149

    [9]

    Hussain A, Mudassar A A 2012 Opt. Commun. 285 2303

    [10]

    Ochoa N A, Landgrave J E A 2011 Opt. Express 19 23613

    [11]

    Li Y, Xiao W, Pan F, Rong L 2013 High Power Laser and Particle Beams 25 1345

    [12]

    Li Y, Lilley F, Burton D 2010 Appl. Opt. 49 1643

    [13]

    Park Y, Choi W, Yaqoob Z 2009 Opt. Express 17 12285

    [14]

    Mico V, Zalevsky Z, Garcia-Martinez P 2006 Appl. Opt. 45 822

    [15]

    Wang H Y, Wang G J, Zhao J, Xie J J, Wang D Y 2008 Acta Photo. Sin. 37 929 (in Chinese) [王华英, 王广俊, 赵洁, 谢建军, 王大勇 2008 光子学报 37 929]

    [16]

    Wang H Y, Liu F F, Song X F, Liao W, Zhao B Q, Yu M J, Liu Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 024207 (in Chinese) [王华英, 刘飞飞, 宋修法, 廖薇, 赵宝群, 于梦杰, 刘佐强 2013 物理学报 62 024207]

    [17]

    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]

    [18]

    Wang H Y, Ma J, Yuan C J 2013 Opt. Commun. 307 50

    [19]

    Goodman J W 1996 Introduction to Fourier Optics (2nd Ed.) (New York: McGraw-Hill)

  • [1]

    Hao Y, Asundi A 2011 Appl. Opt. 50 183

    [2]

    Das B, Yelleswarapu C S, Rao L N 2012 Appl. Opt. 51 1387

    [3]

    Hu H F, Wang X L, Guo 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]

    [4]

    Li J C, Lou Y L, Gui J B, Peng Z J, Song Q H 2013 Acta Phys. Sin. 62 124203 (in Chinese) [李俊昌, 楼宇丽, 桂进赋, 彭祖杰, 宋庆和 2013 物理学报 62 124203]

    [5]

    Zhang Y Z, Guohai S, Giancarlo P, Wang D Y, Bahram J, Wolfgang O 2013 Opt. Commun. 286 56

    [6]

    Liu C, Liu Z, Bo F 2002 Appl. Phys. Lett. 81 3143

    [7]

    Granero L, Mico V, Zalevsky Z, Garcia J 2009 Opt. Express 17 15008

    [8]

    Granero L, Zzlevsky Z, Mico V 2011 Opt. Lett. 17 1149

    [9]

    Hussain A, Mudassar A A 2012 Opt. Commun. 285 2303

    [10]

    Ochoa N A, Landgrave J E A 2011 Opt. Express 19 23613

    [11]

    Li Y, Xiao W, Pan F, Rong L 2013 High Power Laser and Particle Beams 25 1345

    [12]

    Li Y, Lilley F, Burton D 2010 Appl. Opt. 49 1643

    [13]

    Park Y, Choi W, Yaqoob Z 2009 Opt. Express 17 12285

    [14]

    Mico V, Zalevsky Z, Garcia-Martinez P 2006 Appl. Opt. 45 822

    [15]

    Wang H Y, Wang G J, Zhao J, Xie J J, Wang D Y 2008 Acta Photo. Sin. 37 929 (in Chinese) [王华英, 王广俊, 赵洁, 谢建军, 王大勇 2008 光子学报 37 929]

    [16]

    Wang H Y, Liu F F, Song X F, Liao W, Zhao B Q, Yu M J, Liu Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 024207 (in Chinese) [王华英, 刘飞飞, 宋修法, 廖薇, 赵宝群, 于梦杰, 刘佐强 2013 物理学报 62 024207]

    [17]

    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]

    [18]

    Wang H Y, Ma J, Yuan C J 2013 Opt. Commun. 307 50

    [19]

    Goodman J W 1996 Introduction to Fourier Optics (2nd Ed.) (New York: McGraw-Hill)

  • [1] 赵伟瑞, 王浩, 张璐, 赵跃进, 褚春艳. 基于卷积神经网络的高精度分块镜共相检测方法. 物理学报, 2022, 71(16): 164202. doi: 10.7498/aps.71.20220434
    [2] 钟志, 赵婉婷, 单明广, 刘磊. 远心同-离轴混合数字全息高分辨率重建方法. 物理学报, 2021, 70(15): 154202. doi: 10.7498/aps.70.20210190
    [3] 赵忠超, 杨旭锋, 许天旭, 何九如, 弓巧侠, 杜艳丽, 董林, 袁斌, 马凤英. 基于螺旋相位调制的非相干全息点扩散函数研究. 物理学报, 2018, 67(1): 014203. doi: 10.7498/aps.67.20171442
    [4] 袁铮, 董建军, 李晋, 陈韬, 张文海, 曹柱荣, 杨志文, 王静, 赵阳, 刘慎业, 杨家敏, 江少恩. 分幅变像管动态空间分辨率的标定. 物理学报, 2016, 65(9): 095202. doi: 10.7498/aps.65.095202
    [5] 周亮, 刘朝晖, 折文集. 可调谐相位板空域频域联合分析. 物理学报, 2015, 64(22): 224207. doi: 10.7498/aps.64.224207
    [6] 李鑫楠, 黄贺艳, 贾小宁, 马驷良. 基于指导滤波的图像盲复原算法. 物理学报, 2015, 64(13): 134202. doi: 10.7498/aps.64.134202
    [7] 梁美彦, 张存林. 相位补偿算法对提高太赫兹雷达距离像分辨率的研究. 物理学报, 2014, 63(14): 148701. doi: 10.7498/aps.63.148701
    [8] 王林, 袁操今, 聂守平, 李重光, 张慧力, 赵应春, 张秀英, 冯少彤. 数字全息术测定涡旋光束拓扑电荷数. 物理学报, 2014, 63(24): 244202. doi: 10.7498/aps.63.244202
    [9] 李娜, 贾迪, 赵慧洁, 苏云, 李妥妥. 基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构. 物理学报, 2014, 63(17): 177801. doi: 10.7498/aps.63.177801
    [10] 范锋, 栗军香, 宋修法, 朱巧芬, 王华英. 基于Hilbert变换实现数字全息高精度相位重建. 物理学报, 2014, 63(19): 194207. doi: 10.7498/aps.63.194207
    [11] 石明珠, 许廷发, 梁炯, 李相民. 单幅模糊图像点扩散函数估计的梯度倒谱分析方法研究. 物理学报, 2013, 62(17): 174204. doi: 10.7498/aps.62.174204
    [12] 王祖军, 唐本奇, 肖志刚, 刘敏波, 黄绍艳, 张勇. 质子辐照电荷耦合器件诱导电荷转移效率退化的实验分析. 物理学报, 2010, 59(6): 4136-4142. doi: 10.7498/aps.59.4136
    [13] 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
    [14] 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
    [15] 赵贵敏, 陆明珠, 万明习, 方莉. 高分辨率扇形阵列超声激发振动声成像研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6596-6603. doi: 10.7498/aps.58.6596
    [16] 孔祥龙, 李玉同, 远晓辉, 于全芝, 郑志远, 梁文锡, 王兆华, 魏志义, 张 杰. Lucy-Richardson算法用于针孔图像的恢复. 物理学报, 2006, 55(5): 2364-2370. doi: 10.7498/aps.55.2364
    [17] 陈法新, 郑 坚, 杨建伦. 中子厚针孔成像数值模拟研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5947-5952. doi: 10.7498/aps.55.5947
    [18] 周晓军, 杜 东, 龚俊杰. 偏振模耦合分布式光纤传感器空间分辨率研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2106-2110. doi: 10.7498/aps.54.2106
    [19] 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
    [20] 董碧珍, 陈正豪, 陈岩松, 邓道群, 鞠蕊. 广角全息术. 物理学报, 1978, 27(4): 483-486. doi: 10.7498/aps.27.483
计量
  • 文章访问数:  5073
  • PDF下载量:  573
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-15
  • 修回日期:  2013-10-06
  • 刊出日期:  2013-12-05

/

返回文章
返回