x , y )r (x, y) *+o (x, y) *r (x, y) +o (x, y) r (x, y) *
[0021]其中，o(x，y)和r(x，y)分别为样品光和参考光，*为共轭符号。
[0022]步骤3，显微物镜5将该全息图成像到电荷耦合器6上，电荷耦合器6对接收到的全息图进行放大后输入计算机7，计算机7根据接收到的放大全息图进行去背景和去共轭像，然后用傅里叶变换方法重建样品不同深度的图像。
[0023]实施例1
[0024]本实施例中所述的He-Ne激光器I出射波长为632.8nm的单色光；样品3为有亚表面损伤的玻璃，且损伤大小为微米或亚微米量级；显微物镜5的数值孔径为0.55 ;电荷耦合器6为面阵耦合器。
[0025]本发明基于所述共轴数字全息显微成像装置及玻璃亚表面缺陷探测的方法，包括以下步骤:
[0026]步骤I，He-Ne激光器I发出波长632.8nm的单色光，照射在准直物镜2上，调节准直物镜2，使得出射光均匀的打在样品3即有亚表面缺陷的玻璃上；
[0027]步骤2，透射出样品3的光束，一部分光经样品散射作为样品光，另一部分未发生散射作为参考光，两光束在显微物镜5前相遇叠加，形成全息图(包含样品的三维信息)，全息图的光强信息可以表示为:
[0028]i ( X , y ) = o(x,y)+r(x,y) |2= o(x,y)o(x,y) *+r ( x , y )r (x, y) *+o (x, y) *r (x, y) +o (x, y) r (x, y) *
[0029]其中，o(x，y)和r(x，y)分别为样品光和参考光，*为共轭符号；
[0030]步骤3，显微物镜5将该全息图成像到电荷耦合器6上，电荷耦合器6对接收到的全息图进行放大后输入计算机7，计算机7对全息图像进行预处理，即去除背景项和共轭项，结果如下:
[0031]i = o(x, y)r(x, y)*
[0032]步骤4，采用傅里叶变换法重建截面图像，通过对不同截面图像的重建得到其三维重建图像。同时，通过三维重建图像，可以得到不同位置的深度图像，最后提取缺陷边界，获得裂纹轨迹图像；
[0033]步骤5，在实验参数保持不变的情况下，将样品3由待测玻璃换为标准样品，重复步骤I?4，实现对标准样品的重建，然后根据重建像与标准样品的尺寸标定，得到亚表面缺陷的尺寸与深度。
[0034]综上所述，本发明无需机械扫描，只需采集一幅全息图像，便可重建出样品的三维图像，且其分辨率可达亚微米量级，深度可达毫米量级。通过标定，可定量的检测玻璃亚表面缺陷的深度位置和尺寸。
【主权项】
1.一种共轴数字全息显微成像装置，其特征在于:该装置基于双光束干涉原理成像，包括沿光路方向依次共光轴设置的He-Ne激光器(I)、准直透镜(2)、样品(3)、显微物镜(5)和电荷耦合器(6)，其中电荷耦合器(6)的信号输出端接入计算机(7)，其中He-Ne激光器(I)发出激光后，经过准直透镜(2)得到准直光束，该准直光束直接照射在样品(3)上，经样品(3)后产生的散射光为样品光、未发生散射的光为参考光，样品光和参考光在显微物镜(5)的工作面(4)上相遇叠加后形成全息图，显微物镜(5)将该全息图成像到电荷耦合器(6)上，电荷耦合器(6)对接收到的全息图进行放大后输入计算机(7)，计算机(7)根据接收到的放大全息图重建样品不同深度的图像。
2.根据权利要求1所述的共轴数字全息显微成像装置，其特征在于，所述的He-Ne激光器(I)出射波长为632.8nm的单色光。
3.根据权利要求1所述的共轴数字全息显微成像装置，其特征在于，所述的样品(3)为有亚表面损伤的玻璃，且损伤大小为微米或亚微米量级。
4.根据权利要求1所述的共轴数字全息显微成像装置，其特征在于，所述的显微物镜(5)的数值孔径为0.55。
5.根据权利要求1所述的共轴数字全息显微成像装置，其特征在于，所述的电荷耦合器(6)为面阵耦合器。
6.一种基于权利要求1所述共轴数字全息显微成像装置的检测玻璃亚表面缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，He-Ne激光器(I)发出的单色光照射在准直物镜(2)上，调节使得准直物镜(2)的出射光均匀的照射在样品(3)上； 步骤2，透射出样品(3)的光束，一部分是经样品散射的作为样品光，另一部分未发生散射作为参考光，样品光和参考光在显微物镜(5)的工作面(4)上相遇叠加后形成全息图； 步骤3，显微物镜(5)将该全息图成像到电荷耦合器(6)上，电荷耦合器(6)对接收到的全息图进行放大后输入计算机(7)，计算机(7)根据接收到的放大全息图重建样品不同深度的图像。
7.根据权利要求6所述的检测玻璃亚表面缺陷的方法，其特征在于，步骤I所述He-Ne激光器(I)发出的单色光波长为632.8nm。
8.根据权利要求6所述的检测玻璃亚表面缺陷的方法，其特征在于，步骤2所述全息图的光强i (X，y)表示如下: i (X，y) = I ο (X，y) +r (x, y) |2 = o (x, y) ο (χ, y) *+r (χ, y) r (χ, y) *+ο (χ, y) *r (χ, y) +ο (χ, y)r (χ, y)* 其中，o(x，y)和r(x，y)分别为样品光和参考光，*为共轭符号。
【专利摘要】本发明公开了一种共轴数字全息显微成像装置及检测玻璃亚表面缺陷的方法，该装置基于双光束干涉原理成像，包括沿光路方向依次共光轴设置的He-Ne激光器、准直透镜、样品、显微物镜和电荷耦合器，其中电荷耦合器的信号输出端接入计算机；He-Ne激光器发出激光后，经过准直透镜得到准直光束照射在样品上，经样品后产生的散射光为样品光、未发生散射的光为参考光，该两束光在显微物镜的工作面上相遇叠加后形成全息图，显微物镜将该全息图成像到电荷耦合器上进行放大并输入计算机，计算机根据接收到的放大全息图重建样品不同深度的图像。本发明结构简单稳定且无需机械扫描，只需单次采集全息图就能重建出样品的三维图像。
【IPC分类】G01N21-01, G01N21-958
【公开号】CN104634793
【申请号】CN201510059483
【发明人】高万荣, 伍秀玭, 何勇, 廖九零, 张运旭, 卞海溢, 陈朝良, 朱越
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月4日