反射式数字全息显微镜光学系统

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1、数字全息显微镜的光学系统设计摘要数字全息显微术是把数字全息和全息显微相结合，用CCD代替传统的全息干板来实现全息显微的过程。本文通过理论的分析和计算，完成了以下工作：1）在数字全息的方法上，介绍和比较了几种记录和再现的方法;并选择了无透镜傅里叶变换与同轴全息相结合的光路，可以最大利用CCD分辨率和简化光路。在系统光路中加入相移技术，消除零级和共轭像。2）在1/2英寸CCD情况下，利用干涉仪原理设计出了基本光路;分析并选择了各个部件的具体参数;分析计算了系统中需要满足的条件。计算出在几种物镜预放大情况下，系统的分辨率和放大率。在对微小物

2、体做近距离显微时，本文的显微系统极限分辨率理论长度可以达到0.8μm左右。关键词：全息术；数字全息显微；预放大技术。iiOpticalsystemdesignofdigitalholographicmicroscopyAbstractDigitalholographicmicroscopydigitalholographyandholographicmicroscopycombinedwithCCD,insteadofthetraditionalholographicplatetorealizetheprocessofholograp

3、hicmicroscopy.Inthispaper,throughthetheoreticalanalysisandcalculation,completedthefollowingworks:1）Introducedandcomparedseveralrecordingandreproducingmethodsintheselectionofdigitalholographicmethod，andchoosesthelens-lessFouriertransformandcoaxialholographictobethelightp

4、athwhichcanuseCCDresolutionandsimplifiedtheopticalpath.Intheopticalsystemwithphaseshiftingtechniquetoeliminatetheeffectofzeroorderandconjugateimage.2)In1/2inchCCDcases,usinganinterferometerprincipletodesignthebasiclightpath;Analysisandselectthespecificparametersofcompon

5、ents；Calculatetheconditionstomeetthesystem.Calculatethesystemresolutionandmagnificationinseveralobjectives.Intheshortdistancemicroscopic,themicroscopicsystemcanreach1μmresolutionlenth,KeyWords:Holography;Digitalholographymicroscopy;Preamplification-technology；ii目录摘要IAbs

6、tractII1绪论11.1显微技术的发展史11.2数字全息技术发展及研究现状11.3数学全息显微术研究现状和发展21.4研究意义31.5本文主要研究内容32全息的基本理论42.1全息术的基本原理42.2光学全息的记录与再现42.3数字全息的基本理论62.3.1数字全息的数学模型62.3.2数字全息的再现72.4数字全息图的记录条件82.4.1菲涅耳数字全息图的记录条件82.4.2球面参考光数字全息图的记录条件103数字全息图的分辨率和再现像质量的提高133.1分辨率的提高方法133.2再现像质量的提高133.3相移法144预放大数字

7、全息术164.1预防大数字全息术分辨率的提高164.2几种物镜下的距离计算175反射式数字全息显微镜的光学系统设计19ii5.1反射式数字全息显微光路的设计195.1.1实现数字全息显微方法的选择195.1.2实现数字全息条件的分析205.1.3设计思路与基本光路205.2反射式数字全息显微系统的参数235.2.1关键参数的计算235.2.2各个零件参数的选择245.3数字全息系统的分辨率与放大率计算265.3.1系统的最大分辨率计算265.3.2数字全息系统的放大率265.4影响显微的因素分析和校正266结论和总结286.1结论28

8、6.2总结28致谢29参考文献30学位论文知识产权声明32学位论文独创性声明33附录34外文文献及翻译34ii1绪论1绪论1.1显微技术的发展史原始的光学显微镜是一个高倍率的放大镜。据记载，在1610年前意大利物理学家伽