無透鏡數(shù)字全息顯微成像研究.pdf

1、數(shù)字全息顯微成像是數(shù)字全息與光學顯微相結合產(chǎn)生的新型顯微成像技術，它利用CCD代替?zhèn)鹘y(tǒng)記錄介質(zhì)全息干板來記錄放大后的物光與參考光干涉形成的全息圖，通過在計算機上對光學衍射過程進行數(shù)值再現(xiàn)來獲取微小物體的波前信息，從而將整個全息過程數(shù)字化。數(shù)字全息顯微成像具有大視場、高分辨率、非接觸、三維實時觀測等優(yōu)點，已成為了近年來研究的熱點，并在細胞觀測、生物醫(yī)學、微納器件結構檢測等領域具有廣泛的應用。
　　本文通過理論闡述、計算機模擬仿真和實

2、驗驗證，對數(shù)字全息記錄光路、再現(xiàn)算法、成像質(zhì)量影響因素、零級項與共軛像的去除以及超分辨率圖像重建等基本問題進行了詳細分析研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、詳細闡述了數(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，并通過比較得出角譜再現(xiàn)算法是對光學衍射過程較為準確的描述，適用性也較強。
　　2、對同軸數(shù)字全息和離軸數(shù)字全息進行了系統(tǒng)比較，得出了同軸數(shù)字全息對記錄條件要

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)像越小；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。通過計算機模擬仿真對分析所得結論進行了驗證，得出了實際的影響效果。
　

4、　4、基于Gabor同軸全息光路設計了無透鏡數(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；結構簡單緊湊，易于集成化；可以同時獲取大視場高分辨率圖像等優(yōu)點。通過具體實驗驗證了該實驗光路的可行性，獲得了清晰的物體再現(xiàn)像。
　　5、針對零級項與共軛像會干擾實際物像從而影響再現(xiàn)像成像質(zhì)量的問題，提出了常見的零級項消除方法 HRO法和能去除共軛像的迭代相位恢復算法：GS算法和誤差