CN114593671B - 基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过滑动或旋转同轴与离轴切换装置，在参考光路里插入补偿平行平板，调节物参考光曲率中心和物光曲率中心相对于CCD的位置一致，物光和参考光合束后发生干涉，CCD图像传感器上采集到的干涉图没有条纹或者少于一个条纹；使用离轴数字全息系统时，取下参考光路的补偿平行平板，并插入切换平行平板，参考光通过切换平行平板后曲率中心发生非光轴方向平移，与物光曲率中心之间存在一定距离，物光和参考光合束后发生干涉，CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；使用同轴数字全息系统时，取下参考光路里的切换平行平板即可，CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图。

Description

基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置
技术领域
本发明实施例涉及数字全息三维测量技术领域，尤其涉及一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置。
背景技术
数字全息是一种利用干涉原理测量出光波被物体调制后的光学相位，继而可以得到物体三维信息的光学干涉测量技术。数字全息显微术是一种将数字全息、显微术、干涉测量和光学相位测量技术相结合的新型高精度显微相位测量技术，具有对样品无接触、非破坏、非干预、全场同时成像、测量快捷、使用方便、生物样品无需染色、容易与其他仪器联用等优点。其方法利用干涉原理将微观物体对测量光波相位的调制解调成强度随调制相位低频变化的干涉条纹，再利用相位测量技术从干涉图中二次解调出待测样品相位分布，进而实现微观样品的三维形貌及折射率分布的高精度测量，纵向测量精度可达纳米量级。
数字全息技术可以分为同轴数字全息术和离轴数字全息术两大类。同轴数字全息术往往与相移测量技术结合进行相位测量，具有背景噪声消除彻底、空间带宽积大及测量精度高等优点，但需要采集多幅相移干涉图，限制了其在动态测量领域的应用；离轴数字全息术通过使物光波与参考光波形成一定夹角，形成空域载频条纹，只需单张干涉图便可恢复样品待测相位，非常适用于动态测量领域，但滤波窗口的选择及背景噪声会影响测量精度，测量精度不如同轴数字全息术。
发明内容
本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过改变入射光的偏振态来控制晶体出射的寻常光和线偏振光的比例、出射位置及出射方向，进而达到改变参考光的平移方向及平移量的目的。
本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，包括植入式无干扰数字全息系统和同轴与离轴切换装置；
所述植入式无干扰数字全息系统用于将激光分束为物光和参考光，并分别将所述物光和所述参考光传输至第一非偏振分束棱镜处，所述第一非偏振分束棱镜一侧设有CCD图像传感器；
所述离轴与同轴切换装置包括补偿平行平板、切换平行平板和切换装置，所述补偿平行平板用于在初始状态下插入至所述参考光的光路，调节参考光的曲率中心和物光的曲率中心相对于CCD图像传感器的距离相等，并使所述物光和所述参考光在第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉；所述切换装置用于在切换状态下，从所述参考光的光路中取出所述补偿平行平板，并控制所述切换平行平板插入或拔出所述参考光的光路，以切换至离轴数字全息系统或同轴数字全息系统。
作为优选的，所述切换装置将所述切换平行平板插入至所述参考光的光路时，切换至离轴数字全息系统，所述参考光的曲率中心发生非轴向平移，物光和参考光在所述第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉，所述CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；所述切换装置从所述参考光的光路中拔出所述切换平行平板后，切换至同轴数字全息系统，所述CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图。
作为优选的，所述激光的偏振方向为z轴方向；
所述切换平行平板的厚度为L1，所述参考光的发散角为2θ；所述切换平行平板相对所述参考光的倾斜角度为θ3；所述参考光的上边缘光线的入射角为所述参考光的下边缘光线的入射角为/>
所述参考光的上边缘光线在y轴方向上的平移量为：
上式中，n1、n2分别为入射介质和折射介质的折射率，所述入射介质为参考光所处传播介质，所述折射介质为切换平行平板；
所述参考光的下边缘光线在y轴方向上的平移量为：
所述参考光通过切换平行平板后的曲率中心在y轴方向上的平移距离为：
所述参考光在z轴方向上的平移距离为：
所述补偿平行平板的厚度为：
作为优选的，所述植入式无干扰数字全息系统包括氦氖激光器、第二非偏振分束棱镜、第一物镜、第一反射镜、第一管透镜、第二反射镜、第二物镜和第二管透镜；
所述氦氖激光器用于发射波长为632.8nm的激光；
所述第二非偏振分束棱镜用于通过透射和反射将所述激光进行分束，其中，透射的光束作为物光，反射的光束作为参考光；
所述第一物镜设于所述参考光的光路上，所述第一反射镜设于所述第一物镜的出射光路上，所述第一管透镜设于所述第一反射镜的反射光路上，所述第一管透镜的前焦点不与所述第一物镜的后焦点重合，所述第一管透镜的出射光为球面光波；
所述第二反射镜设于所述物光的光路上，所述第二物镜设于所述第二反射镜的反射光路上，所述第二管透镜设于所述第二物镜的出射光路上，所述第二管透镜的前焦点不与所述第二物镜的后焦点重合，所述第二管透镜的出射光为球面光波；
所述第一管透镜和所述第二管透镜的出射光汇聚至所述第一非偏振分束棱镜。
作为优选的，所述CCD图像传感器为单色黑白CCD图像传感器，所述CCD图像传感器设于所述第二管透镜的等效空气焦距处。
作为优选的，初始状态下，所述补偿平行平板与所述参考光的光路插入至所述参考光的光轴垂直，调节所述参考光的曲率中心使所述CCD图像传感器上没有干涉条纹；所述物光的曲率中心、所述参考光的曲率中心到所述CCD图像传感器的距离相等。
作为优选的，所述第一反射镜安装于PTZ驱动器上。
作为优选的，所述切换平行平板和所述补偿平行平板安装于所述切换装置上，所述切换装置用于通过滑动或旋转方式将所述切换平行平板或所述补偿平行平板插入或拔出所述参考光的光路，所述切换装置还用于调整所述切换平行平板或所述补偿平行平板与所述参考光的光轴的角度。
本发明实施例提供的一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过滑动或旋转设计好的同/离轴切换装置中的切换零件，在参考光路里插入补偿平行平板，调节物参考光曲率中心和物光曲率中心相对于CCD的位置一致，物光和参考光合束后发生干涉，此时CCD图像传感器上采集到的干涉图没有条纹或者少于一个条纹；使用离轴数字全息系统时，取下参考光路的补偿平行平板，并插入切换平行平板，参考光通过切换平行平板后曲率中心发生非光轴方向平移，与物光曲率中心之间存在一定距离，物光和参考光合束后发生干涉，此时CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；使用同轴数字全息系统时，取下参考光路里的切换平行平板即可，此时CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图；参考光光束平移或改变传输角度，可根据实际测量的需求选择同轴数字全息系统或离轴数字全息系统，整合二者的优势，无需调整系统其他部件，操作简单、快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置结构框图；
图2为根据本发明实施例的光线通过一定厚度折射介质时光线平移情况的原理图；
图3为根据本发明实施例的圆条纹干涉图；
图4为根据本发明实施例的载频直条纹干涉图；
图5为根据本发明实施例的两球面波干涉形成载频直条纹的原理图；
图6为根据本发明实施例的切换平行平板的工作原理图；
图7为根据本发明实施例的补偿平行平板的工作原理图；
图8为根据本发明实施例的利用离轴数字全息系统采集得到的离轴干涉图；
图9为根据本发明实施例的利用离轴数字全息系统采集得到的离轴干涉图对应的相位分布图；
图10为根据本发明实施例的利用同轴数字全息系统采集得到的同轴干涉图；
图11为根据本发明实施例的利用同轴数字全息系统采集得到的同轴干涉图对应的相位分布图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
数字全息技术可以分为同轴数字全息术和离轴数字全息术两大类。同轴数字全息术往往与相移测量技术结合进行相位测量，具有背景噪声消除彻底、空间带宽积大及测量精度高等优点，但需要采集多幅相移干涉图，限制了其在动态测量领域的应用；离轴数字全息术通过使物光波与参考光波形成一定夹角，形成空域载频条纹，只需单张干涉图便可恢复样品待测相位，非常适用于动态测量领域，但滤波窗口的选择及背景噪声会影响测量精度，测量精度不如同轴数字全息术。
因此，本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过滑动或旋转设计好的同/离轴切换装置中的切换零件，使参考光光束平移或改变传输角度，可根据实际测量的需求选择同轴数字全息系统或离轴数字全息系统，整合二者的优势，无需调整系统其他部件，操作简单、快捷。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
图1为本发明实施例提供一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，包括植入式无干扰数字全息系统和同轴与离轴切换装置；
所述植入式无干扰数字全息系统用于将激光分束为物光和参考光，并分别将所述物光和所述参考光传输至第一非偏振分束棱镜109处，所述第第一非偏振分束棱镜109一侧设有CCD图像传感器110；
所述植入式无干扰数字全息系统包括氦氖激光器101、第二非偏振分束棱镜102、第一物镜103、第一反射镜104、第一管透镜105、第二反射镜106、第二物镜107和第二管透镜108；
所述氦氖激光器101用于发射波长为632.8nm的激光；发出的激光为线偏振光，偏振方向为z轴方向.
所述第二非偏振分束棱镜102用于通过透射和反射将所述激光进行分束，其中，透射的光束作为物光，反射的光束作为参考光；
所述第一物镜103设于所述参考光的光路上，所述第一反射镜104设于所述第一物镜103的出射光路上，所述第一管透镜105设于所述第一反射镜104的反射光路上，所述第一管透镜105的前焦点不与所述第一物镜103的后焦点重合，所述第一管透镜105的出射光为球面光波；所述第一反射镜104安装于PTZ驱动器上；
所述第二反射镜106设于所述物光的光路上，所述第二物镜107设于所述第二反射镜106的反射光路上，所述第二管透镜108设于所述第二物镜107的出射光路上，所述第二管透镜108的前焦点不与所述第二物镜107的后焦点重合，所述第二管透镜108的出射光为球面光波；
所述第一管透镜105和所述第二管透镜108的出射光汇聚至所述第一非偏振分束棱镜。
所述CCD图像传感器110为单色黑白CCD图像传感器110，所述CCD图像传感器110设于所述第二管透镜108的等效空气焦距处。
所述离轴与同轴切换装置包括补偿平行平板2、切换平行平板1和切换装置，所述补偿平行平板2用于在初始状态下插入至所述参考光的光路，调节参考光的曲率中心和物光的曲率中心相对于CCD图像传感器110的距离相等，并使所述物光和所述参考光在第一非偏振分束棱镜109处合束后发生干涉；所述切换装置用于在切换状态下，从所述参考光的光路中取出所述补偿平行平板2，并控制所述切换平行平板1插入或拔出所述参考光的光路，以切换至离轴数字全息系统或同轴数字全息系统。
所述切换装置将所述切换平行平板1插入至所述参考光的光路时，切换至离轴数字全息系统，所述参考光的曲率中心发生非轴向平移，物光和参考光在所述第一非偏振分束棱镜109处合束后发生干涉，所述CCD图像传感器110采集到载频直条纹干涉图；所述切换装置从所述参考光的光路中拔出所述切换平行平板1后，切换至同轴数字全息系统，所述CCD图像传感器110采集到圆条纹干涉图。
本发明实施例中，植入式无干扰数字全息系统的同/离轴切换装置及技术原理包括光的折射定律、晶体的双折射性质和光的干涉原理。下面具体介绍它们在本发明实施例方案中的应用。
光的折射定律：光线通过两各向同性介质的界面发生折射时，入射光线与折射光线传播方向间存在关系：n1sinθ1＝n2sinθ2，其中n1、n2分别为入射介质和折射介质的折射率，θ1、θ2分别为入射光线的入射角和折射光线的折射角。根据该原理，当光线从入射介质倾斜入射到一定厚度的折射介质(入射介质与折射介质折射率不相同)，并通过折射介质再次回到入射介质时，出射光线与入射光线的方向一致，但在空间上存在平移，平移方向、平移量大小与入射方位角、折射介质厚度有关，该过程如附图2所示。
光线的平移量Δd可以通过几何光学理论求得：
其中L为折射介质的厚度，n1、n2分别为入射介质和折射介质的折射率(后续实施例中所有公式中n1、n2均指同一物理量)，θ1、θ2分别为入射光线的入射角和折射光线的折射角。
光的干涉原理：光的干涉是指两束或者多束光在空间相遇时，在重叠区域形成稳定的光强强度分布的现象。光的干涉一般可以分为两种，一种为光的同轴干涉，形成圆条纹，如附图3所示；另一种为光的离轴干涉，形成载频直条纹，如附图4所示。
在数字全息系统中，发生干涉的两束光一般分为物光(携带有待测样品信息)和参考光(不携带任何待测样品信息)。同轴数字全息是指物光和参考光夹角为零度，产生的干涉图为圆条纹或者无条纹，通常使用相移方法进行相位恢复；离轴数字全息一般是指平行光物光与平行光参考光之间存在一定夹角，干涉条纹为载频直条纹，可使用傅里叶变换方法或相移方法进行相位恢复。杨氏双缝干涉的实验结果表明，两束曲率中心到接收面距离相等但不重合的球面光波干涉，(即z方向坐标一致，x、y方向坐标不完全一致)，也能产生载频直条纹，如附图5所示，载频量与两曲率中心O、O’在xy平面上的距离成正比，载频条纹方向由两曲率中心O、O’在x、y方向上的距离比例决定。
晶体的双折射性质：光入射到各向异性晶体时会产生两条折射光线，其中一条的折射行为遵循折射定律，称为o光或寻常光；另外一条折射光线一般不遵循折射定律称为e光或非寻常光；o光和e光是偏振方向相互垂直的线偏振光，出射位置以及出射方向一般不同，二者的比例与入射光偏振态有光。根据这个原理，我们可以通过改变入射光的偏振态来控制晶体出射的o光和e光的比例、出射位置及出射方向，进而达到改变参考光的平移方向及平移量的目的。
根据上述原理，本发明实施例通过滑动切换零件实现数字全息系统的同/离轴切换，适用于物光和参考光均是球面光波的情况，所述切换平行平板1的厚度为L1，所述参考光的发散角为2θ；所述切换平行平板1相对所述参考光的倾斜角度为θ3；所述参考光的上边缘光线的入射角为所述参考光的下边缘光线的入射角为
此时由公式(1)可算得所述参考光的上边缘光线在y轴方向上的平移量为：
上式中，n1、n2分别为入射介质和折射介质的折射率，所述入射介质为参考光所处传播介质，所述折射介质为切换平行平板1；
所述参考光的下边缘光线在y轴方向上的平移量为：
所述参考光通过切换平行平板后的曲率中心在y轴方向上的平移距离为：
所述参考光在z轴方向上的平移距离为：
由附图6可知，切换平行平板除了会使参考光曲率中心沿y轴平移外，还会使其在z轴方向有平移距离Δz，这会导致进行离轴数字全息测量时得到的载频相位中含有球面二次相位畸变，从而影响测量精度。因此需要使用一块垂直参考光光轴放置的补偿平行平板对参考光曲率中心在z轴方向上的平移量进行补偿，补偿平行平板的工作原理如附图7所示。通过计算可得补偿平行平板导致了曲率中心在z轴方向上的偏移量为Δz1：
要使Δz1＝Δz，则补偿平行平板的厚度L1为：
工作时，氦氖激光器101发出的激光通过第二非偏振分束棱镜102被分成两束，其中透射光作为物光，反射光作为参考光。使用系统前，需要在参考光路里插入补偿平行平板，并调节参考光曲率中心和物光曲率中心相对于CCD图像传感器的位置一致(距离相等)，物光和参考光在第一非偏振分束棱镜109处合束发生干涉，此时CCD图像传感器110上采集到没有条纹或者少于一个条纹的干涉图，此时物光和参考光的曲率中心到接收面(CCD或者CMOS)的距离相等，得到同轴数字全息系统。
在测量变化快的样品时，使用离轴数字全息系统进行动态测量，取下参考光的光路中的补偿平行平板，并插入切换平行平板，参考光通过切换平行平板后曲率中心发生非光轴方向平移，与物光曲率中心之间存在一定距离，物光和参考光在第一非偏振分束棱镜109处合束后发生干涉，此时CCD图像传感器110上采集到载频直条纹干涉图，采集到的载频干涉图如图8所示，然后利用傅里叶变换算法计算得到载频干涉图的相位分布如图9所示。根据实际情况调整切换平行平板1的倾斜角度，得到载频量合适的离轴数字全息系统，单张干涉图即可提取待测样品相位，载频直条纹的条纹周期ε为：
其中，D为物光/参考光曲率中心到接收面的距离，λ为所用光波的波长，Δy为公式(4)中参考光曲率中心在y方向上的平移量。
使用同轴数字全息系统时，取下切换平行平板即可得到同轴数字全息系统，接着可以使用相移的办法测量待测样品相位。此时CCD图像传感器110上采集到圆条纹条纹干涉图，如图10所示，使用PZT相移采集到一系列相移干涉图，并利用基于最小二乘原理的改进的迭代算法(AIA算法)计算得到圆条纹干涉图的相位分布如图11所示。此后进行数字全息系统同/离轴切换只需插拔切换平行平板即可。
所述切换平行平板1和所述补偿平行平板2安装于所述切换装置上，所述切换装置用于通过滑动或旋转方式将所述切换平行平板1或所述补偿平行平板2插入或拔出所述参考光的光路，所述切换装置还用于调整所述切换平行平板1或所述补偿平行平板2与所述参考光的光轴的角度。
综上所述，本发明实施例提供的一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，通过滑动或旋转设计好的同/离轴切换装置中的切换零件，在参考光路里插入补偿平行平板，调节物参考光曲率中心和物光曲率中心相对于CCD的位置一致，物光和参考光合束后发生干涉，此时CCD图像传感器上采集到的干涉图没有条纹或者少于一个条纹；使用离轴数字全息系统时，取下参考光路的补偿平行平板，并插入切换平行平板，参考光通过切换平行平板后曲率中心发生非光轴方向平移，与物光曲率中心之间存在一定距离，物光和参考光合束后发生干涉，此时CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；使用同轴数字全息系统时，取下参考光路里的切换平行平板即可，此时CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图；参考光光束平移或改变传输角度，可根据实际测量的需求选择同轴数字全息系统或离轴数字全息系统，整合二者的优势，无需调整系统其他部件，操作简单、快捷。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，包括植入式无干扰数字全息系统和同轴与离轴切换装置；
所述植入式无干扰数字全息系统用于将激光分束为物光和参考光，并分别将所述物光和所述参考光传输至第一非偏振分束棱镜处，所述第一非偏振分束棱镜一侧设有CCD图像传感器；所述植入式无干扰数字全息系统包括氦氖激光器、第二非偏振分束棱镜、第一物镜、第一反射镜、第一管透镜、第二反射镜、第二物镜和第二管透镜；
所述氦氖激光器用于发射波长为632.8nm的激光；
所述第二非偏振分束棱镜用于通过透射和反射将所述激光进行分束，其中，透射的光束作为物光，反射的光束作为参考光；
所述第一物镜设于所述参考光的光路上，所述第一反射镜设于所述第一物镜的出射光路上，所述第一管透镜设于所述第一反射镜的反射光路上，所述第一管透镜的前焦点不与所述第一物镜的后焦点重合，所述第一管透镜的出射光为球面光波；
所述第二反射镜设于所述物光的光路上，所述第二物镜设于所述第二反射镜的反射光路上，所述第二管透镜设于所述第二物镜的出射光路上，所述第二管透镜的前焦点不与所述第二物镜的后焦点重合，所述第二管透镜的出射光为球面光波；
所述第一管透镜和所述第二管透镜的出射光汇聚至所述第一非偏振分束棱镜；
所述离轴与同轴切换装置包括补偿平行平板、切换平行平板和切换装置，所述补偿平行平板用于在初始状态下插入至所述参考光的光路，调节参考光的曲率中心和物光的曲率中心相对于CCD图像传感器的距离相等，并使所述物光和所述参考光在第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉；所述切换装置用于在切换状态下，从所述参考光的光路中取出所述补偿平行平板，并控制所述切换平行平板插入或拔出所述参考光的光路，以切换至离轴数字全息系统或同轴数字全息系统；所述切换装置将所述切换平行平板插入至所述参考光的光路时，切换至离轴数字全息系统，所述参考光的曲率中心发生非轴向平移，物光和参考光在所述第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉，所述CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；所述切换装置从所述参考光的光路中拔出所述切换平行平板后，切换至同轴数字全息系统，所述CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图。
2.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述激光的偏振方向为z轴方向；
所述切换平行平板的厚度为L1，所述参考光的发散角为2θ；所述切换平行平板相对所述参考光的倾斜角度为θ3；所述参考光的上边缘光线的入射角为所述参考光的下边缘光线的入射角为/>
所述参考光的上边缘光线在y轴方向上的平移量为：
上式中，n1、n2分别为入射介质和折射介质的折射率，所述入射介质为参考光所处传播介质，所述折射介质为切换平行平板；
所述参考光的下边缘光线在y轴方向上的平移量为：
所述参考光通过切换平行平板后的曲率中心在y轴方向上的平移距离为：
所述参考光在z轴方向上的平移距离为：
所述补偿平行平板的厚度为：
3.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述CCD图像传感器为单色黑白CCD图像传感器，所述CCD图像传感器设于所述第二管透镜的等效空气焦距处。
4.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，初始状态下，所述补偿平行平板与所述参考光的光路插入至所述参考光的光轴垂直，调节所述参考光的曲率中心使所述CCD图像传感器上没有干涉条纹；所述物光的曲率中心、所述参考光的曲率中心到所述CCD图像传感器的距离相等。
5.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述第一反射镜安装于PTZ驱动器上。
6.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述切换平行平板和所述补偿平行平板安装于所述切换装置上，所述切换装置用于通过滑动或旋转方式将所述切换平行平板或所述补偿平行平板插入或拔出所述参考光的光路，所述切换装置还用于调整所述切换平行平板或所述补偿平行平板与所述参考光的光轴的角度。
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