光學(xué)顯微成像設(shè)備及光學(xué)檢測(cè)儀器日益走向精密化,推動(dòng)著各行各業(yè)的科學(xué)與技術(shù)發(fā)展。然而,在部分行業(yè)的生產(chǎn)、實(shí)踐和科學(xué)研究中,例如野外環(huán)境監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療和農(nóng)林業(yè)等領(lǐng)域,研究人員對(duì)具有低成本、便攜式和抗環(huán)境噪聲等特點(diǎn)的顯微成像設(shè)備具有迫切需求。隨著激光二極管（LD）、半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）、光纖及二元光學(xué)元件等現(xiàn)代光學(xué)元件、CMOS/CCD光電圖像傳感器及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用廉價(jià)光學(xué)元器件和計(jì)算成像算法相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)成像算法取代部分復(fù)雜光學(xué)元件,可以使得原本復(fù)雜的光學(xué)顯微成像設(shè)備變得更加結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gòu)的計(jì)算成像的方法實(shí)現(xiàn)光學(xué)顯微成像設(shè)備的簡(jiǎn)單化、數(shù)字化、廉價(jià)化和便攜化。本文創(chuàng)新點(diǎn)如下:a.討論了標(biāo)量角譜理論、基于距離/波長(zhǎng)改變的Gerchberg-Saxton（G-S）迭代算法、基于距離/波長(zhǎng)改變的光強(qiáng)傳輸方程（TIE）、圖像自動(dòng)聚焦方法（測(cè)量離焦距離和測(cè)量照明波長(zhǎng)）等波前重構(gòu)算法及其支撐算法在計(jì)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(gòu)算法對(duì)精密硬件的依賴性,對(duì)基于波前重構(gòu)的計(jì)算成像... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(shè)下，可以用標(biāo)量波動(dòng)光學(xué)理論對(duì)待各種成像問(wèn)題。??最為常見(jiàn)的能夠完全記錄光波前的復(fù)函數(shù)（振幅－相位）信息的方法就是全息術(shù)。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(shí)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(xué)器件［９］。因此，對(duì)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(gòu)。由于同軸數(shù)字全??息有著諸多的優(yōu)勢(shì)，例如，光路結(jié)構(gòu)中光學(xué)元件少、光源相干性要求低、抗環(huán)境噪聲能力??強(qiáng)、干涉條紋密度且充分地利用了探測(cè)器有限的空間帶寬積，因此在全息成像和全息測(cè)量??領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但其再現(xiàn)過(guò)程中零級(jí)衍射像和共軛像會(huì)同時(shí)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(gòu)圖像的畫(huà)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(shè)下，可以用標(biāo)量波動(dòng)光學(xué)理論對(duì)待各種成像問(wèn)題。??最為常見(jiàn)的能夠完全記錄光波前的復(fù)函數(shù)（振幅－相位）信息的方法就是全息術(shù)。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(shí)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(xué)器件［９］。因此，對(duì)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(gòu)。由于同軸數(shù)字全??息有著諸多的優(yōu)勢(shì)，例如，光路結(jié)構(gòu)中光學(xué)元件少、光源相干性要求低、抗環(huán)境噪聲能力??強(qiáng)、干涉條紋密度且充分地利用了探測(cè)器有限的空間帶寬積，因此在全息成像和全息測(cè)量??領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但其再現(xiàn)過(guò)程中零級(jí)衍射像和共軛像會(huì)同時(shí)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(gòu)圖像的畫(huà)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]Characteristics of high power LEDs at high and low temperature[J]. 郭偉玲,賈學(xué)嬌,尹飛,崔碧峰,高偉,劉瑩,閆薇薇.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2011(04)



本文編號(hào)：3018093