CN112596362B - 一种全场超分辨率的数字全息装置及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全场超分辨率的数字全息装置及成像方法，装置包括：激光器、偏振片、第一分光组件、参考光束的光路组件、物光光束的光路组件、合束组件、采集系统；所述激光器发出的光经过偏振片后由第一分光组件分成两束光，第一束光经过参考光束的光路组件到达合束组件；第二束光在经过物光光束的部分光路组件时被调制，调制后的光照射被测物体，穿过被测物体的光到达合束组件；到达合束组件的两束光发生干涉，所述采集系统采集发生干涉的光的全息图像信息，并处理获得被测物体像面的强度信息及分辨率信息，上述结构能够提升数字全息成像的全场超分辨率。

Description

一种全场超分辨率的数字全息装置及成像方法

技术领域

本发明涉及数字全息与光学显微成像领域，具体涉及一种全场超分辨率的数字全息装置及成像方法。

背景技术

数字全息显微作为一种可对微观物体实现连续、快速、非标记定量相位成像的方法，已广泛应用于对微观生物及微纳材料的无损检测。通常情况下，随着数字全息显微物镜倍率的提升，观测范围会不断变小，为保证成像系统对微观被测对象有较好的成像质量，解决视场范围与成像分辨率之间的矛盾显得尤为重要。业内人士利用倾斜光或结构光，通过合成多幅图像的频谱来扩展单幅图像的频域带宽成为了一种提高成像分辨率的重要办法。

然而，针对上述方法在被测物体需要实时显示其形貌时，该方法存在缺点，无法对其进行快速的显微超分辨成像。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种全场超分辨率的数字全息装置及成像方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种全场超分辨率的数字全息成像方法，包括：

S1、将同一光源的出射光分为物光光束和参考光束；

S2、针对物光光束，借助于光调制组件加载N幅不同照明角度的倾斜球面波；

S3、使调制后的物光光束穿透被测物体；

S4、使穿透被测物体的物光光束与参考光束合束而形成N幅全息图像信息；N大于等于2；

S5、采集所述N幅全息图像信息并进行频谱变换处理、傅里叶变换处理以及共轭像处理，获得被测物体像面的强度信息及全场超分辨率信息。

可选地，N＝6，S2中的N幅倾斜球面波的照明角度依次为：0°、60°、120°、180°、240°、300°。

可选地，S2中倾斜球面波经过被测物体

后，获取全息图像信息中的复振幅

表示透过被测物体的第i个物光波复振幅；

x_i,yi表示第i个物光波空间横纵坐标；

M为放大率，j表示值为-1的开方，k为波数；d_i表示像距即图像采集器到显微物镜的距离；

为球面波复振幅，j表示值为-1的开方，k为波数，x、y为空间的横纵坐标，Δx,Δy为空间内平移的坐标量，z₀表示球面波汇聚在物平面下的距离。

可选地，所述S3包括：

S31、对每幅全息图像信息进行频谱变换计算，利用傅里叶变换公式得到：

u和v分别是x和y方向上的空间频率；

S32、使用预先设置的窗函数获取每幅全息图像信息的频谱中的原始像；

提取每一幅原始像的频谱，并将提取到的原始像的频谱平移到整个频谱的正中心位置，使得6幅原始像的频谱平移到一起；

S33、根据空域与频域中的平移对应关系，获取在频域中得到其低频时的坐标为

6幅图像的低频坐标分别为

z₀为物体到采集系统的距离；

S34、将6幅合成频谱信息进行逆傅里叶变换，得到物光波的复振幅：

S35、将物光波的复振幅与该物光波的共轭像的复振幅乘积，获得被测物体的像面光强度信息I(x,y)：

为共轭像的复振幅；

S36、分析被测物体像面的强度信息，确定全场超分辨率信息。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于第一方面任一所述的全场超分辨率的数字全息成像方法的数字全息装置，包括：

激光器、第一分光组件、参考光束的光路组件、物光光束的光路组件、合束组件、采集系统；

所述第一分光组件用于将所述激光器发出的光分成参考光束和物光光束；

所述参考光束的光路组件用于将所述参考光束进行扩束准直到达合束组件；

所述物光光束的光路组件用于将所述物光光束进行调制并使之透过被测物体后到达合束组件；

所述合束组件用于使参考光束和物光光束发生干涉；

所述采集系统用于采集发生干涉的光的全息图像信息，并处理获得被测物体像面的强度信息及全场超分辨率信息。

可选地，第一分光组件包括偏振片和第一分光棱镜；所述偏振片位于激光器和第一分光棱镜之间；

所述参考光束的光路组件包括：第一扩束镜和第一透镜，用于对所述参考光束进行扩束准直；

所述合束组件包括合束镜。

可选地，第一分光组件与所述参考光束的光路组件或所述物光光束的光路组件之间还包括反射镜，用于改变所述第一分光组件分出来的参考光束或物光光束的方向。可选地，所述物光光束的光路组件包括：

第二扩束镜、第二透镜、第二分光棱镜、空间光调制器和用于成像的显微物镜；

所述第二扩束镜和所述第二透镜用于对所述物光光束进行扩束准直；

所述第二分光棱镜用于使扩束准直后的物光光束到达所述空间光调制器，并用于使调制后的物光光束照射被测物体；

所述显微物镜用于利用透射过所述被测物体的物光光束成像并进一步使物光光束到达合束组件。

可选地，所述采集系统包括计算设备和图像采集器；

所述空间光调制器和所述图像采集器均与所述计算设备数据连接；

所述计算设备用于控制所述空间光调制器依次加载多幅不同照明角度的倾斜球面波；

所述图像采集器用于针对每一幅不同照明角度的倾斜球面波记录一次全息图像信息；

或者，所述计算设备用于控制所述空间光调制器依次加载六幅不同照明角度的倾斜球面波；

所述倾斜球面波的照明角度包括0°、60°、120°、180°、240°和300°。

可选地，所述激光器为波长632.8nm(包括但不限于632.8nm，可以为其他波长的可见光)的固体激光器(包括但不限于固体激光器，可以为气体激光器，半导体激光器等)；

显微物镜的放大倍率为4倍率(本实验采用4倍率，但不限于4倍率)，所述图像采集器包括CCD(或CMOS)，该CCD(或COMS)的像素晶元尺寸为3.45μm(本实验采用3.45μm，但不限于3.45μm)。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的装置中使用空间光调制器放置在物光光路中，进而通过采集系统控制空间光调制器加载的球面波，较好的获取更清晰和准确的被测物体的全息图。

进一步地，成像方法中傅里叶频谱计算时用时短、计算简单、成像速度快；比起传统三个方向的结构光照明只能提升部分方向的分辨率来说，提升了全场的像面分辨率，对今后需要全场分辨率的被测物体有很高的利用价值。

本发明的成像方法不仅提升数字全息成像的横向或者纵向等分辨率。在物光光路中的空间光调制器上加载多个方向的球面光波，通过对多个方向照明后频域的频谱合成，提高频域带宽。尤其是通过6个方向的倾斜光频谱合成方法得到的全场超分辨最高，更多的被测物体高频信息被捕捉，能显著提高显微成像全场的分辨率，最后使用数字全息重建算法，获得被测物体的强度信息。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的全场超分辨率的数字全息装置的结构示意图；

图2为计算设备对一幅全息图傅里叶变换后的频谱示意图；

图3为计算设备对六幅全息图傅里叶变换后的六个频谱平移拼接混叠的示意图；

图4为本实验仿真模拟所用被测物(72周期西门子星图样)的示意图；

图5为未经合成频谱的全息重建振幅图像；

图6为合成6个频谱的全息重建振幅图像；

图7为未经合成频谱的全息重建相位图像；

图8为合成6个频谱的全息重建相位图像。

附图标记说明：

1为固体激光器，2为偏振片，3为第一分光棱镜，4为第一反射镜，5为第一扩束镜，6为第一透镜，7为第二扩束镜，8为第二透镜，9为第二分光棱镜，10为空间光调制器SLM(反射式)，11为被测物体，12为显微物镜，13为合束镜，14为图像采集器，15为计算设备。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

本发明实施例提供一种全场超分辨率的数字全息装置，该装置可包括：激光器、偏振片、第一分光组件、参考光束的光路组件、物光光束的光路组件、合束组件、采集系统；

所述激光器发出的光经过偏振片后由第一分光组件分成两束光，第一束光经过参考光束的光路组件到达合束组件；第二束光在经过物光光束的部分光路组件时被调制，调制后的光照射被测物体，透射过被测物体的光(下述简称透射光，该透射光携带了被测物体的信息)到达合束组件；

到达合束组件的两束光发生干涉，所述采集系统采集发生干涉的光的全息图像信息，并处理获得被测物体像面的强度信息及分辨率信息。

在本实施例中，被测物体像面即为：含有被测物体信息的光波经过物光光束的光路组件的成像组件后成像在采集系统的图像采集器上，成像所在的平面即为像面。

强度即光强，例如采用移动设备记录下的物体的照片信息就是物体的强度信息。

全场超分辨率就是在观察图像信息时图片没有发生畸变，整幅图片的横纵等方向都具有很高的分辨率，没有发生大程度上的失真。只有获得了强度信息，才能评价其分辨率的高低，通俗的说就是，只有拍了照片，才能看照片内容请不清晰。本实施例中的全场超分辨率为超过了瑞利极限的分辨率。

如图1所示，图1示出了一种全场超分辨率的数字全息装置，在图1中示出了半导体激光器1，偏振片2，作为第一分光组件的第一分光棱镜3，参考光束和物光光束的光路组件、作为合束组件的合束镜13。

具体地，参考光束的光路组件包括：第一反射镜(即平面反射镜)4，第一扩束镜5和第一透镜(即傅里叶透镜)6；

所述第一反射镜4将所述第一分光棱镜3分出来的参考光反射至第一扩束镜5，所述第一扩束镜5和所述第一透镜6组合进行扩束准直；

所述物光光束的光路组件包括：第二扩束镜7、第二透镜8、第二分光棱镜9、空间光调制器10和用于成像的显微物镜12；

所述第一分光棱镜3分出来的物光经由所述第二扩束镜7和所述第二透镜8组合进行扩束准直后到所述第二分光棱镜9，所述第二分光棱镜9将扩束准直的物光反射至空间光调制器10进行调制，调制后的光穿过所述第二分光棱镜9照射被测物体，透射过被测物体11的光经由所述显微物镜12到达合束镜13。

特别说明的是，第二分光棱镜9透射的光离开被测物体11所在的光路，其不参与本装置的过程。

另外，上述显微物镜12主要作用是成像，其为4倍率的成像，数值孔径为0.1，显微物镜可以将被测物体放大，以清晰地观察其形貌，其次，用于防止透射光在被测物体到图像采集器的这段距离上的衍射现象，进而较好的提高图像质量。

在本实施例中，空间光调制器10用于对第二分光棱镜9反射的物光依次加载6幅不同的倾斜球面波，空间光调制器10与采集系统的计算设备15连接。

在实验中，采集系统的计算设备15可以采用计算机程序的方式控制空间光调制器10加载不同的倾斜球面波。即每加载一幅倾斜球面波，采集系统的图像采集器上可以采集一次全息图。

在本实施例中，选择6幅不同的倾斜球面波，其照明角度分别为0°、60°、120°、180°、240°、300°；进而采集到6幅不同的全息图。

所述激光器为波长632.8nm(包括但不限于632.8nm，可以为其他波长的可见光)的固体激光器(包括但不限于固体激光器，可以为气体激光器，半导体激光器等)；上述的显微物镜的放大倍率为4倍率(本实验采用4倍率，但不限于4倍率)，采集系统的图像采集器14包括CCD(或CMOS)，该CCD(或COMS)的像素晶元尺寸为3.45μm(本实验采用3.45μm，但不限于3.45μm)。

图1中的激光器通过偏振片后射入分光棱镜分出两路光，一路作为物光，另一路作为参考光，参考光经第一反射镜(即平面反射镜)后被第一扩束镜和傅里叶透镜(即第一透镜)进行扩束和准直；物光经第二扩束镜和傅里叶透镜(即第二透镜)进行扩束和准直，接着通过第二分光棱镜将光斑打在空间光调制器SLM(反射式)上，经空间光调制器调制过的结构光通过分光棱镜后照射在被测物体上(被测物体为透射式的被测物体)，通过被测物体的物光穿过显微物镜与参考光在合束镜处发生干涉，得到的干涉全息图样信息被放置在合束镜后的CCD(或CMOS)采集，CCD(或CMOS)连接至计算设备，在计算设备获取全息干涉图片后，对其进行傅里叶变换，频谱合成等计算，即可获得被测物体像面全场的显微放大像面图，且在全场任意方向都提高了分辨率，解决了传统全息方法对于微观物体部分方向分辨率低的问题。本实施例的装置结构简单，可操作性和重复性强，能够显著提升全场的分辨率。

实施例二

基于上述实施例一提供的全场超分辨率的数字全息装置，本实施例提供一种数字全息装置的成像方法，该方法包括下述的步骤：

S1、搭建所述数字全息装置，使得搭建后的数字全息装置中采集系统控制光调制组件加载不同照明角度的倾斜球面波；

其中，所述光调制组件为物光光束的光路组件中的调制组件，如图1中的空间光调制器SLM。

S2、启动激光器，根据采集系统加载的N幅倾斜球面波，依次采集N幅全息图像信息；N大于等于2。

S3、所述采集系统对所述N幅全息图像信息进行频谱变换处理、傅里叶变换处理以及共轭像处理，获得被测物体像面的强度信息及全场超分辨率信息。

需要说明的是，本实施例中，放置的被测物体为二维平面板，如图1所示，二维平面板的一面上镀膜，且镀膜区域中部分区域不透光，镀膜区域的其他部分区域透光。在放置时，镀膜的一面朝向显微物镜。在具体应用中，二维平面板可用USAF美国空军分辨率板或西门子星测试板。被测物体也可以是放置在载玻片上的生物组织细胞、材料微纳颗粒、神经元组织等。

在本实施例中，N取6，此时，N幅倾斜球面波的照明角度依次为：0°、60°、120°、180°、240°、300°。

在实际实验中，倾斜球面波经过被测物体

后，获取全息图像信息中的复振幅

表示透过被测物体的第i个物光波复振幅；

x_i,y_i表示第i个物光波空间横纵坐标；

M为放大率，j表示值为-1的开方，k为波数；d_i表示像距即图像采集器到显微物镜的距离；

为球面波复振幅，j表示值为-1的开方，k为波数，x、y为空间的横纵坐标，Δx,Δy为空间内平移的坐标量，z₀表示球面波汇聚在物平面下的距离。

相应地，采集系统的计算设备则具体用于执行下述子步骤获取强度信息和全场超分辨率信息：

S31、对每幅全息图像信息进行频谱变换计算，利用傅里叶变换公式得到：

u和v分别是x和y方向上的空间频率；

S32、使用预先设置的窗函数获取每幅全息图像信息的频谱中的原始像；

提取每一幅原始像的频谱，并将提取到的原始像的频谱平移到整个频谱的正中心位置，使得6幅原始像的频谱平移混叠到一起，如图3所示。

在该子步骤S32中，窗函数是计算设备预先存储的具有固定参数的窗函数，通常，第一幅全息图像信息进行傅里叶变换后原始像的频域信息处于负一级的频谱位置。

S33、根据空域与频域中的平移对应关系，获取在频域中得到其低频时的坐标为

6幅图像的低频坐标分别为

z₀为物体到采集系统的距离。

也就是说，利用频域平均的算法，将频域信息重叠部分取平均，非重叠部分保留，计算过后的频域信息作为新的合成频域，得到6幅合成频谱信息。

S34、将6幅合成频谱信息进行逆傅里叶变换，得到物光波的复振幅：

经过此变换后，频谱上会出现3个亮斑，处于中间位置的代表零级像的频谱，上下位置代表原始像和共轭像的频谱。

S35、将物光波的复振幅与该物光波的共轭像的复振幅乘积，获得被测物体的像面光强度信息I(x,y)：

为共轭光的复振幅。

S36、分析被测物体像面的强度信息，确定全场超分辨率信息。

需要说明的是，图2示出计算设备对一幅全息图进行傅里叶变化后的频谱，在图2中标出的坐标位置为改变照明角度后频谱中低频信息在频域中的坐标位置。

通过在物光光路中的SLM上加载多个方向的球面光波，通过对多个方向照明后频域的频谱合成，提高频域带宽。特别地，通过6个方向的倾斜光频谱合成方法得到的全场超分辨最高，更多的被测物体高频信息被捕捉，能显著提高显微成像全场的分辨率，最后使用数字全息重建算法，获得被测物体的强度信息。

实施例三

结合图3至图8所示，本发明实施例还提供一种数字全息装置的成像方法，该方法可包括下述的步骤：

A1、将同一光源的出射光分为物光光束和参考光束；

A2、针对物光光束，借助于光调制组件加载N幅不同照明角度的倾斜球面波；

A3、使调制后的物光光束穿透被测物体；

A4、使穿透被测物体的物光光束与参考光束合束而形成N幅全息图像信息；N大于等于2；

A5、采集所述N幅全息图像信息并进行频谱变换处理、傅里叶变换处理以及共轭像处理，获得被测物体像面的强度信息及全场超分辨率信息。

在一种实现方式中，N＝6，S2中的N幅倾斜球面波的照明角度依次为：0°、60°、120°、180°、240°、300°。

举例来说，A2中倾斜球面波经过被测物体

后，获取全息图像信息中的复振幅

表示透过被测物体的第i个物光波复振幅；

x_i,y_i表示第i个物光波空间横纵坐标；

M为放大率，j表示值为-1的开方，k为波数；d_i表示像距即图像采集器到显微物镜的距离；

为球面波复振幅，j表示值为-1的开方，k为波数，x、y为空间的横纵坐标，Δx,Δy为空间内平移的坐标量，z₀表示球面波汇聚在物平面下的距离。

相应地，A3包括：

A31、对每幅全息图像信息进行频谱变换计算，利用傅里叶变换公式得到：

u和v分别是x和y方向上的空间频率；

A32、使用预先设置的窗函数获取每幅全息图像信息的频谱中的原始像；

提取每一幅原始像的频谱，并将提取到的原始像的频谱平移到整个频谱的正中心位置，使得6幅原始像的频谱平移到一起；

A33、根据空域与频域中的平移对应关系，获取在频域中得到其低频时的坐标为

6幅图像的低频坐标分别为

z₀为物体到采集系统的距离；

S34、将6幅合成频谱信息进行逆傅里叶变换，得到物光波的复振幅：

A35、将物光波的复振幅与该物光波的共轭像的复振幅乘积，获得被测物体的像面光强度信息I(x,y)：

为共轭像的复振幅；

A36、分析被测物体像面的强度信息，确定全场超分辨率信息。

本实施例的成像方法中傅里叶频谱计算时用时短、计算简单、成像速度快；比起传统三个方向的结构光照明只能提升部分方向的分辨率来说，提升了全场的像面分辨率，对今后需要全场分辨率的被测物体有很高的利用价值。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (9)

1.一种全场超分辨率的数字全息成像方法，其特征在于，包括：

S1、将同一光源的出射光分为物光光束和参考光束；

S2、针对物光光束，借助于光调制组件加载N幅不同照明角度的倾斜球面波，N幅倾斜球面波的照明角度依次为：0°、60°、120°、180°、240°、300°

S3、使调制后的物光光束穿透被测物体；

S4、使穿透被测物体的物光光束与参考光束合束而形成N幅全息图像信息；

S5、采集所述N幅全息图像信息并进行频谱变换处理、傅里叶变换处理以及共轭像处理，获得被测物体像面的强度信息及全场超分辨率信息；

其中，S2中倾斜球面波经过被测物体

后，获取全息图像信息中的复振幅

表示透过被测物体的第i个物光波复振幅；

x_i,y_i表示第i个物光波空间横纵坐标；

M为放大率，j表示值为-1的开方，k为波数；d_i表示像距即图像采集器到显微物镜的距离；

为球面波复振幅，j表示值为-1的开方，k为波数，x、y为空间的横纵坐标，Δx,Δy为空间内平移的坐标量，z₀表示球面波汇聚在物平面下的距离。

2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述S3包括：

S31、对每幅全息图像信息进行频谱变换计算，利用傅里叶变换公式得到：

u和v分别是x和y方向上的空间频率；

S32、使用预先设置的窗函数获取每幅全息图像信息的频谱中的原始像；

提取每一幅原始像的频谱，并将其平移到整个频谱的正中心位置，使得6幅原始像的频谱平移到一起；

S33、根据空域与频域中的平移对应关系，获取在频域中得到其低频时的坐标为

6幅图像的低频坐标分别为

(i＝1，2，3，4，5，6)，z₀为物体到采集系统的距离；

S34、将6幅合成频谱信息进行逆傅里叶变换，得到物光波的复振幅：

S35、将物光波的复振幅与该物光波的共轭像的复振幅乘积，获得被测物体的像面光强度信息I(x,y)：

为共轭像的复振幅；

S36、分析被测物体像面的强度信息，确定全场超分辨率信息。

3.一种基于权利要求1或2所述的全场超分辨率的数字全息成像方法的数字全息装置，其特征在于，包括：

激光器、第一分光组件、参考光束的光路组件、物光光束的光路组件、合束组件、采集系统；

所述第一分光组件用于将所述激光器发出的光分成参考光束和物光光束；

所述参考光束的光路组件用于将所述参考光束进行扩束准直到达合束组件；

所述物光光束的光路组件用于将所述物光光束进行调制并使之透过被测物体后到达合束组件；

所述合束组件用于使参考光束和物光光束发生干涉；

所述采集系统用于采集发生干涉的光的全息图像信息，并处理获得被测物体像面的强度信息、相位信息及全场超分辨率信息。

4.根据权利要求3所述的数字全息装置，其特征在于：

第一分光组件包括偏振片和第一分光棱镜；所述偏振片位于激光器和第一分光棱镜之间；

所述参考光束的光路组件包括：第一扩束镜和第一透镜，用于对所述参考光束进行扩束准直；

所述合束组件包括合束镜。

5.根据权利要求4所述的数字全息装置，其特征在于：

第一分光组件与所述参考光束的光路组件或所述物光光束的光路组件之间还包括反射镜，用于改变所述第一分光组件分出来的参考光束或物光光束的方向。

6.根据权利要求3所述的数字全息装置，其特征在于：

所述物光光束的光路组件包括：

第二扩束镜、第二透镜、第二分光棱镜、空间光调制器和用于成像的显微物镜；

所述第二扩束镜和所述第二透镜用于对所述物光光束进行扩束准直；

所述第二分光棱镜用于使扩束准直后的物光光束到达所述空间光调制器，并用于使调制后的物光光束照射被测物体；

所述显微物镜用于利用透射过所述被测物体的物光光束成像并进一步使物光光束到达合束组件。

7.根据权利要求3所述的数字全息装置，其特征在于：

所述采集系统包括计算设备和图像采集器；

空间光调制器和所述图像采集器均与所述计算设备连接；

所述计算设备用于控制所述空间光调制器依次加载多幅不同照明角度的倾斜球面波；

所述图像采集器用于针对每一幅不同照明角度的倾斜球面波记录一次全息图像信息。

8.根据权利要求7所述的数字全息装置，其特征在于：

所述计算设备用于控制所述空间光调制器依次加载六幅不同照明角度的倾斜球面波；

所述倾斜球面波的照明角度包括0°、60°、120°、180°、240°和300°。

9.根据权利要求3所述的数字全息装置，其特征在于，

所述激光器为波长632.8nm的固体激光器；

显微物镜的放大倍率为4倍率，所述图像采集器包括CCD或CMOS，该CCD或COMS的像素晶元尺寸为3.45μm。

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