[发明专利]一种基于多偏振态合成的数字全息三维显微观测装置

权利要求书

1.一种基于多偏振态合成的数字全息三维显微观测装置，其特征在于：该装置包括有光源(1)、分光单元(2)、第一空间滤波器(3A)、第二空间滤波器(3C)、第一平凸透镜(3B)、第二平凸透镜(3D)、第一反射镜(4)、第二反射镜(7)、消偏振分光棱镜(5)和CMOS相机(6)；

分光单元(2)包括有A半波片(201)、偏振分光棱镜(202)、B半波片(203)、连续可调衰减器(204)和1/4波片(205)；偏振分光棱镜(202)置于A半波片(201)和B半波片(203)之间，1/4波片(205)置于偏振分光棱镜(202)的反射光位置；

光源(1)出射的激光(1a)穿过分光单元(2)的A半波片(201)上入射至偏振分光棱镜(202)上；该激光(1a)经分光单元(2)进行分光处理后分别输出线偏振光(21)和圆偏振光(22)；

线偏振光(21)顺次经第一空间滤波器(3A)、第一平凸透镜(3B)后，经第一反射镜(4)反射输出参考光(4a)入射至消偏振分光棱镜(5)；

圆偏振光(22)顺次经第二空间滤波器(3C)、第二平凸透镜(3D)后，经第二反射镜(7)反射输出照明光(7a)，该照明光(7a)照射到待观测物体(14)上；

在照明光(7a)的照射下，待观测物体(14)反射具有物体形貌信息的散射光(14a)入射至消偏振分光棱镜(5)；

消偏振分光棱镜(5)对入射的参考光(4a)、具有物体形貌信息的散射光(14a)进行合光处理得到合并光束(5a)，该合并光束(5a)形成的干涉全息图被CMOS相机(6)的光敏面捕获；

所述的分光单元(2)中的A半波片(201)用于将光源发射的激光(1a)进行偏振方向的调整和偏振分光棱镜配合实现透射光(1b)和反射光(1c)的光强比连续可调，而B半波片(203)用于调整偏振分光棱镜(202)的透射光(1b)的偏振方向；采用1/4波片(205)可以将偏振分光棱镜(202)的反射光(1c)转化为圆偏振光(22)；通过旋转B半波片(203)使得线偏透射光(1b)的偏振态改变，实现不同偏振方向的线偏振光与圆偏振光相干叠加，得到多帧包含不同偏振信息的数字全息图；同时通过调整连续可调衰减器(204)对线偏振光(21)和圆偏振光(22)的光强比进行调节，该光强比为1∶5～1∶2，进而通过控制参考光(4a)和散射光(14a)的光强比，提高参物光干涉图像的信噪比；

在分光单元(2)中通过旋转B半波片(203)，能够改变参考光路中线偏振光(21)的偏振方向，从而使CMOS相机(6)记录多幅数字全息图。

2.根据权利要求1所述的基于多偏振态合成的数字全息三维显微观测装置，其特征在于：光源(1)出射的激光(1a)的中心波长为532nm。

3.根据权利要求1所述的基于多偏振态合成的数字全息三维显微观测装置，其特征在于：由分光单元(2)分出的线偏振光(21)经第一空间滤波器(3A)、第一平凸透镜(3B)、第一反射镜(4)后，形成的参考光(4a)入射至消偏振分光棱镜(5)，这路光路称为参考光路。

4.根据权利要求1所述的基于多偏振态合成的数字全息三维显微观测装置，其特征在于：由分光单元(2)分出的圆偏振光(22)经第二空间滤波器(3C)、第二平凸透镜(3D)、第二反射镜(7)后照射至待观测物体(14)上后，反射或透射形成的具有物体形貌信息的散射光(14a)入射至消偏振分光棱镜(5)，这路光路称为物光光路。