Digitální holografie

Digitální holografie je metoda záznamu a zpracování rušivých proužků s elektronickým zařízením. CCD matice se zpravidla chová jako elektronické zařízení . [jeden]

V digitální holografii existují tři hlavní oblasti: záznam, reprodukce a digitální syntéza hologramů.

Při záznamu jsou rozlišení a hustota poměrně důležitými parametry. Rozlišení závisí na použitém elektronickém zařízení. Pokud jde o hustotu, pole mezi dvěma senzory přímo ovlivňuje frekvence. Čím vyšší frekvence jsou zaznamenány, tím lepší je kvalita rekonstruovaného obrazu.

Difrakční obrazec dopadajícího referenčního paprsku musí být modelován podle zaznamenaného hologramu. To se provádí pomocí modulátoru prostorového světla (SLM). Používá se především k reprodukci hologramů. SLM jsou schopny měnit fáze komplexní amplitudy světla. Zaznamenaná scéna je rekonstruována, když je digitální hologram použit jako vstup do SBP. Nejdůležitější vlastností každého SLM je prostorová hustota jednotlivých prvků. Tyto prvky mají velikost přibližně jeden mikron .

Pokud jde o syntetizovaný hologram, není zaznamenán jako fyzická vlna, ale jako výsledek numerické simulace jevů difrakce a interference . [2]

Digitální hologramy

Digitální hologram je zaznamenané nebo rekonstruované vlnové pole trojrozměrného objektu. [3] Bývá přirovnáván k fotografii, možnosti digitálního hologramu jsou však širší. Takže kromě toho, že digitální hologram přenáší informace o vzdálenosti k objektu člověku, může být použit pro záznam objektu v pohybu. [4] Je také možné simulovat a syntetizovat intenzitu a fázi vlny elektromagnetického pole digitálního hologramu. To je informační podstata digitálního hologramu. Digitální hologramy se také používají v biomedicínském zobrazování, protože snižují náklady na drahé opticko-mechanické komponenty. Kromě toho je nezbytný pro pozorování a analýzu trojrozměrné struktury biologických mikroobjektů. [5]

Fyzikální principy

Digitální holografie je založena na principech známých z klasické holografie , ale záznam neprobíhá materiálem , ale elektronickým zařízením. Laserový paprsek světla je rozdělen na dva: předmět a referenční. V místě, kde se paprsky překrývají na sebe, je instalována CCD matice. Přijaté informace jsou vnímány v digitální podobě a přenášeny do počítače ve formě pole čísel. Šíření optických polí je poměrně přesně popsáno v teorii difrakce. Digitální holografie proto využívá tuto teorii k numerické rekonstrukci obrazu jako pole komplexních čísel reprezentujících amplitudu a fázi optického pole. [6]

Výhody a nevýhody digitální holografie

Možnosti digitální holografie využívají různé aplikační oblasti, jako je mikrobiologie , medicína , analýza částic , mikroelektromechanika a metrologie . [7] [8] [9] [10] Především je to způsobeno nahrazením těžkopádných fotochemických procesů optoelektronickým zobrazováním. Digitální holografie umožňuje řádově zlepšit rychlost zpracování a citlivost. Také digitální reprezentace optických polí umožňuje s těmito poli manipulovat. Numerické metody mohou obnovit obraz objektu v různých rovinách na jediném digitálním hologramu. Mezi výhody digitální holografie patří také bezčočkové zobrazování, tedy nedochází k odchylkám od zařízení pro zpracování obrazu.

Moderní digitální holografie oživuje společný prostor klasické holografie, jejíž vývoj poněkud stagnoval a její aplikace omezené. S neustále se zrychlujícím rozvojem elektronického zobrazování a výpočetní techniky si lze snadno představit blízkou budoucnost, kde se například rozlišení pixelů bude moci přizpůsobit fotochemickému prostředí a výpočetní zátěž nebude problémem. Ale to jsou dnes hlavní nevýhody digitální holografie. Mohou také zahrnovat výskyt šumu v důsledku koordinované povahy světelného zdroje.

Poznámky

  1. ↑ Myung K. Kim / , . - 018005-7 sv. 1. Principy a techniky digitální holografické mikroskopie // Spie Reviews: University of South Florida, Department of Physics. — 2010.
  2. ↑ Schnars U., Jueptner W. Digitální holografie. — Springer-Verlag Berlín Heidelberg. — New York, 2005.
  3. ↑ Baltiysky S. A., Gurov I. P., Nicola S. De, Coppola D., Ferraro P., Finizio A. Aplikace metod digitální holografie pro řízení charakteristik mikrosystémů 72.
  4. ↑ Demoli N. Dynamická digitální holografická interferometrie se třemi vlnovými délkami . OSA (2003).  (nedostupný odkaz)
  5. ↑ DIGITÁLNÍ HOLOGRAFICKÁ MIKROSKOPIE: MODERNÍ METODY REGISTRACE MIKROOBJEKTOVÝCH HOLOGRAMŮ . CyberLeninka. Staženo: 8. srpna 2017.
  6. ↑ Schnars U., Juptner W. Digitální záznam a numerická rekonstrukce hologramů // Institute of Physics Publishing. — 2002.
  7. ↑ Belashov AV, Petrov NV, Semenova IV, Vasyutinskii OS Holografická detekce neradiačních přechodů v molekulách kyslíku: digitální a klasický přístup // Journal of Physics Conference Series. — 2015.
  8. ↑ Demin V.V., Kamenev D.V. /, vol. LVII, č. 8-9:,, Rusko,. - c. Metody zpracování a extrakce informací z digitálních hologramů částic a jejich praktické využití Izvestiya vuzov. Radiofyzika. Tomská státní univerzita. - 2014. - S. 597 .
  9. ↑ Cox S., Rosten E., Monypenny J., Jovanovic-Talisman T., Burnette DT, Lippincott-Schwartz J., Jones G.E. & Heintzmann R. Bayesian. lokalizační mikroskopie odhaluje dynamiku podosomů v nanoměřítku // Nature Methods. - 2012. - S. 195-200 .
  10. ↑ Alekseenko I.V., Gusev M.E. Digitální holografická interferometrie širokého spektrálního rozsahu v systémech pro nedestruktivní řízení dynamiky mikro- a makrosystémů // nanosystémy: fyzika, chemie, matematika. - 2011. - S. 23-39 .
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie