像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)，該顯微系統(tǒng)包括：激光器、分束單元、照明光束傳輸單元、參考光束傳輸單元、合束單元和成像單元，參考光束傳輸單元包括相移器，用于在參考光束引入相移。本實用新型采用相移像面顯微全息技術(shù)，直接記錄像平面的全息圖，并可通過軟件進行相位補償，得到物體的準確相位信息。
【專利說明】像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)字全息顯微【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，普通的顯微鏡只可以測量物體的強度信息而無法測量相位信息，而且通常觀測生物細胞時需要進行染色操作，有可能會破壞生物細胞的結(jié)構(gòu)。
[0003]瑞士的Iyncee公司實用新型制作了離軸形式的數(shù)字全息顯微鏡，記錄離焦物體的全息圖，采用計算機進行再現(xiàn)來測量物體的相位信息。現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字全息顯微鏡具有以下缺點:
[0004]采用離軸方式記錄時，分辨率受到限制，且需要進行重建距離精確測量；
[0005]已有的相移全息技術(shù)，通常需要選擇重建距離參數(shù)，運算時間長；
[0006]采用像面形式的相移全息技術(shù)，無法對位相進行有效補償。
[0007]具體地，采用離軸記錄方式使再現(xiàn)物體的分辨率下降，且需要精確測量再現(xiàn)距離；采用同軸方式記錄通常采用相移技術(shù)以消除直透光與共軛像的影響以得到較高的系統(tǒng)分辨率；已有的相移技術(shù)直接記錄離焦物體的同軸全息圖，并選擇適當重建參數(shù)進行再現(xiàn)。
[0008]鑒于上述問題，有必要提供一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0009]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)，其采用相移像面顯微全息技術(shù)，直接記錄像平面的全息圖，并可通過軟件進行相位補償，得到物體的準確相位信息。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型實施例提供的技術(shù)方案如下:
[0011]一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)，所述顯微系統(tǒng)包括:
[0012]激光器，用于產(chǎn)生激光光束；
[0013]分束單元，用于將激光器產(chǎn)生的激光光束分為照明光束和參考光束；
[0014]照明光束傳輸單元，包括顯微物鏡，顯微物鏡利用照明光束對物體進行顯微，提供第一光束；
[0015]參考光束傳輸單兀，包括相移器，用于在參考光束引入相移，提供第二光束；
[0016]合束單元，用于對第一光束和第二光束進行合束干涉，產(chǎn)生相移全息圖；
[0017]成像單元，用于記錄合束單元產(chǎn)生的相移全息圖。
[0018]作為本實用新型的進一步改進，所述參考光束傳輸單元沿參考光束傳輸方向依次包括第一反射鏡、擴束透鏡、準直透鏡、第二反射鏡，所述相移器與第二反射鏡相連。
[0019]作為本實用新型的進一步改進，所述分束單元包括分束棱鏡，合束單元包括合束棱鏡。
[0020]作為本實用新型的進一步改進，所述激光器產(chǎn)生的光束經(jīng)分束單元分束后的照明光束和參考光束相互垂直。
[0021]作為本實用新型的進一步改進，所述顯微物鏡位于分束單元和合束單元之間，成像單元位于分束單元和合束單元直線上合束單元一側(cè)。
[0022]作為本實用新型的進一步改進，所述顯微物鏡位于分束單元和合束單元直線上合束單元一側(cè)，成像單元位于合束單元旁側(cè)且在第二光束的延長線上。
[0023]本實用新型采用相移像面顯微全息技術(shù)，直接記錄像平面的全息圖，并可通過軟件進行相位補償，得到物體的準確相位信息。具有以下有益效果:
[0024]可采用任意相移角度進行測量，降低了操作精確性要求；
[0025]直接在像面進行測量，無需調(diào)節(jié)重建參數(shù)；
[0026]可以對顯微物鏡引入的相位因子采用計算機進行自動補償，得到物體的準確相位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本實用新型第一實施方式中透射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實用新型第二實施方式中反射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]本實用新型的一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)，包括:
[0032]激光器，用于產(chǎn)生激光光束；
[0033]分束單元，用于將激光器產(chǎn)生的激光光束分為照明光束和參考光束。本實用新型中激光器產(chǎn)生的光束經(jīng)分束單元分束后的照明光束和參考光束相互垂直；
[0034]照明光束傳輸單元，包括顯微物鏡，顯微物鏡利用照明光束對物體進行顯微，提供第一光束；
[0035]參考光束傳輸單兀，包括相移器，用于在參考光束引入相移，提供第二光束。參考光束傳輸單元沿參考光束傳輸方向依次包括第一反射鏡、擴束透鏡、準直透鏡、第二反射鏡，相移器與第二反射鏡相連；
[0036]合束單元，用于對第一光束和第二光束進行合束干涉，產(chǎn)生相移全息圖；
[0037]成像單元，用于記錄合束單元產(chǎn)生的相移全息圖。
[0038]優(yōu)選地，分束單元包括分束棱鏡，合束單元包括合束棱鏡。[0039]相應地，一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的顯微方法，包括:
[0040]產(chǎn)生激光光束；
[0041]將激光器產(chǎn)生的激光光束分為照明光束和參考光束；
[0042]顯微物鏡利用照明光束對物體進行顯微，提供第一光束；
[0043]相移器在參考光束引入相移，提供第二光束；
[0044]對第一光束和第二光束進行合束干涉，產(chǎn)生相移全息圖；
[0045]記錄產(chǎn)生的相移全息圖。
[0046]進一步地，該顯微方法還包括:
[0047]對相移全息圖處理，調(diào)節(jié)相移器相移的大小，實現(xiàn)任意步長相移物體的相位再現(xiàn)，同時還可以校正相位誤差。
[0048]本實用新型包括透射型和反射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)，其中:
[0049]透射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)中顯微物鏡位于分束單元和合束單元之間，成像單元位于分束單元和合束單元直線上合束單元一側(cè)。
[0050]反射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)中顯微物鏡位于分束單元和合束單元直線上合束單元一側(cè)，成像單元位于合束單元旁側(cè)且在第二光束的延長線上。
[0051]以下結(jié)合【具體實施方式】對兩種顯微系統(tǒng)作進一步說明。
[0052]參圖1所示為第一實施方式中透射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]該顯微系統(tǒng)包括激光器1，分束棱鏡2,第一反射鏡3,擴束透鏡4,準直透鏡5,第二反射鏡6，相移器7，物體8，顯微物鏡9，合束棱鏡10，CXDlI。其中，相移器7與第二發(fā)射鏡6相連接。
[0054]本實施方式中顯微物鏡9位于分束棱鏡2和合束棱鏡10之間，成像單元CXDll位于分束棱鏡2和合束棱鏡10直線上合束棱鏡10 —側(cè)。
[0055]由激光器發(fā)出的激光分為兩束，分別為照明光束和參考光束。照明光束用于照明物體形成第一光束并成像于CCD上；參考光束擴束準直后作為參考光,參考光通過相移器引入一定的相移，形成第二光束，第一光束和第二光束干涉產(chǎn)生的多幅相移全息圖由CCD記錄，經(jīng)計算機程序處理后實現(xiàn)任意步長相移物體相位再現(xiàn)，且可校正相位誤差。
[0056]參圖2所示為第二實施方式中反射型像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]該顯微系統(tǒng)包括激光器1，分束棱鏡2,第一反射鏡3,擴束透鏡4,準直透鏡5,第二反射鏡6，相移器7，物體8，顯微物鏡9，合束棱鏡10，CXDlI。其中，相移器7與第二發(fā)射鏡6相連接。
[0058]本實施方式中顯微物鏡9位于分束棱鏡2和合束棱鏡10直線上合束棱鏡10 —側(cè)，成像單元CXDll位于合束棱鏡10旁側(cè)且在合束棱鏡10中相對于第二反射鏡6另一側(cè)。
[0059]由激光器發(fā)出的激光分為兩束，分別為照明光束和參考光束。照明光束用于照明物體形成第一光束并成像于CCD上；參考光束擴束準直后作為參考光,參考光通過相移器引入一定的相移，形成第二光束，第一光束和第二光束干涉產(chǎn)生的多幅相移全息圖由CCD記錄，經(jīng)計算機程序處理后實現(xiàn)任意步長相移物體相位再現(xiàn)，且可校正相位誤差。
[0060]本實用新型采用相移像面顯微全息技術(shù)，直接記錄像平面的全息圖，并可通過軟件進行相位補償，得到物體的準確相位信息。
[0061]由以上實施方式可以看出，本實用新型具有以下有益效果:[0062]可采用任意相移角度進行測量，降低了操作精確性要求；
[0063]直接在像面進行測量，無需調(diào)節(jié)重建參數(shù)；
[0064]可以對顯微物鏡引入的相位因子采用計算機進行自動補償，得到物體的準確相位。
[0065]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0066]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種像面相移數(shù)字全息顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微系統(tǒng)包括: 激光器，用于產(chǎn)生激光光束； 分束單元，用于將激光器產(chǎn)生的激光光束分為照明光束和參考光束； 照明光束傳輸單元，包括顯微物鏡，顯微物鏡利用照明光束對物體進行顯微，提供第一光束； 參考光束傳輸單兀，包括相移器，用于在參考光束引入相移，提供第二光束； 合束單元，用于對第一光束和第二光束進行合束干涉，產(chǎn)生相移全息圖； 成像單元，用于記錄合束單元產(chǎn)生的相移全息圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述參考光束傳輸單元沿參考光束傳輸方向依次包括第一反射鏡、擴束透鏡、準直透鏡、第二反射鏡，所述相移器與第二反射鏡相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述分束單元包括分束棱鏡，合束單元包括合束棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器產(chǎn)生的光束經(jīng)分束單元分束后的照明光束和參考光束相互垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微物鏡位于分束單元和合束單元之間，成像單元位于分束單元和合束單元直線上合束單元一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微物鏡位于分束單元和合束單元直線上合束單元一側(cè)，成像單元位于合束單元旁側(cè)且在第二光束的延長線上。
【文檔編號】G02B21/36GK203616008SQ201320531309
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】周皓, 顧濟華, 趙宏波, 陳大慶 申請人:蘇州大學