[发明专利]景深拓展相位物体显微系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种相位物体显微系统，特别是一种可以对一相位物体(phase object)成像的景深拓展相位物体显微系统。

背景技术

所谓的相位物体，其例如是细胞的物体，对检测光线而言是透明物体，但是由于其内部的结构会产生光线的相位变化。因此，要得到相位物体的内部结构需要检测出光的相位变化，进而转换成影像对比。也就是说，相位物体的影像是利用光线通过相位物体后因为光程差不同产生明暗对比而成像。

又对于显微镜的设计，因为数值孔径(NA)大的原因，景深都很短。另外共焦显微镜虽然可达到景深拓展效果，但需多次分层取像花费太久时间，速度慢。缩小光圈虽然可获得景深拓展，但也同时让光通量变小。

当前的相位物体显微系统大致上是相位对比(Phase Contrast)的结构，穿透式微分干涉对比(Differential Interference Contrast，DIC)的结构，或是反射式微分干涉对比的结构。传统相位物体显微系统的影像只有在景深范围内维持高解析度，超过景深范围解析度会严重下降。传统结构为了扩展景深，都需要外加一片相位组件，以非轴对称的方式对波前编码。

由于相位组件的结构为非轴对称式，组件加工困难，制作形状精度较低。除此之外，产生的点扩散函数(Point Spread Function，PSF)为非轴对称，会增加影像还原困难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对相位物体(phase object)取像的景深拓展相位物体显微系统，以解决相位物体显微系统中景深不足的问题，可以使影像在更大范围内维持高解析度，而让对比成像效果更加明显。

所述的相位物体显微系统，是景深拓展显微系统的设计，又在显微系统出瞳处加入轴对称式的相位编码组件，使出瞳处波前产生轴对称的球面像差。

为了实现上述目的，本发明提供了一种景深拓展相位物体显微系统，其中，包括：

一光学成像模块，其中在一物镜组加入一轴对称相位编码，使产生轴对称的一球面像差，以得到具有一预定相似程度的一点扩散函数(PSF)与一景深拓展影像；以及

一相位/光强度转换模块，使光线通过一相位物体后因光程差不同所产生的相位变化转换成具光强度变化的一影像光。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，具有一景深范围至少为所述的系统的绕射极限景深的两倍以上。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，所述的球面像差包含至少一第三阶球差项。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，所述的轴对称相位编码得到所述的点扩散函数产生相似性至少达0.5以上。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，所述的球面像差是可由所述的物镜组产生，或由外部的一光学组件所产生，所述的光学组件可为相位组件、轴对称非球面镜、绕射光学组件、折射率渐变组件或全球面镜的光学系统。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，所述的相位/光强度转换模块为一穿透式微分干涉对比(DIC)模块，包括

一照明光源，提供一照明光；

一偏极组件，将所述的照明光转换为一线极化光；

一第一棱镜组件，将所述的线极化光分离为互相正交的两个极化光；

一聚光镜片，将所述的两个极化光聚集到所述的相位物体，以产生所述的影像光；

一第二棱镜组件，使所述的两个极化光组合成一单一光束；以及

一检偏极组件，接收所述的单一光束，使所述的两个极化光转为线性极化光。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，所述的相位/光强度转换模块为一反射式微分干涉对比(DIC)模块，包括

一照明光源，提供一照明光；

一聚光镜片，将所述的照明光聚集；

一偏极组件，使通过聚光镜片的所述的照明光转换为一线极化光；

一个分光镜，使所述的线性极化光产生反射，往所述的相位物体行进；

一棱镜组件，使所述的线极化光在第一次通过所述的棱镜组件时分离为互相正交的两个极化光，其中所述的两个极化光行经过所述的物镜组与所述的轴对称相位编码，由所述的相位物体反射后具有对应的一相位差，且再次通过所述的物镜组、所述的轴对称相位编码与所述的棱镜组件，所述的棱镜组件使所述的两个极化光会重新组合称一单一光束；以及

一检偏极组件，使正交极化的两个极化光转为线性极化光。

上述的景深拓展相位物体显微系统，其中，所述的相位/光强度转换模块为一相位对比模块，包括