[发明专利]像面相移数字全息显微系统及其显微方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字全息显微技术领域，特别是涉及一种像面相移数字全息显微系统及其显微方法。

背景技术

目前，普通的显微镜只可以测量物体的强度信息而无法测量相位信息，而且通常观测生物细胞时需要进行染色操作，有可能会破坏生物细胞的结构。

瑞士的lyncee公司发明制作了离轴形式的数字全息显微镜，记录离焦物体的全息图，采用计算机进行再现来测量物体的相位信息。现有技术中的数字全息显微镜具有以下缺点：

采用离轴方式记录时，分辨率受到限制，且需要进行重建距离精确测量；

已有的相移全息技术，通常需要选择重建距离参数，运算时间长；

采用像面形式的相移全息技术，无法对位相进行有效补偿。

具体地，采用离轴记录方式使再现物体的分辨率下降，且需要精确测量再现距离；采用同轴方式记录通常采用相移技术以消除直透光与共轭像的影响以得到较高的系统分辨率；已有的相移技术直接记录离焦物体的同轴全息图，并选择适当重建参数进行再现。

鉴于上述问题，有必要提供一种像面相移数字全息显微系统及其显微方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种像面相移数字全息显微系统及其显微方法，其采用相移像面显微全息技术，直接记录像平面的全息图，并可通过软件进行相位补偿，得到物体的准确相位信息。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种像面相移数字全息显微系统，所述显微系统包括：

激光器，用于产生激光光束；

分束单元，用于将激光器产生的激光光束分为照明光束和参考光束；

照明光束传输单元，包括显微物镜，显微物镜利用照明光束对物体进行显微，提供第一光束；

参考光束传输单元，包括相移器，用于在参考光束引入相移，提供第二光束；

合束单元，用于对第一光束和第二光束进行合束干涉，产生相移全息图；

成像单元，用于记录合束单元产生的相移全息图。

作为本发明的进一步改进，所述参考光束传输单元沿参考光束传输方向依次包括第一反射镜、扩束透镜、准直透镜、第二反射镜，所述相移器与第二反射镜相连。

作为本发明的进一步改进，所述分束单元包括分束棱镜，合束单元包括合束棱镜。

作为本发明的进一步改进，所述激光器产生的光束经分束单元分束后的照明光束和参考光束相互垂直。

作为本发明的进一步改进，所述显微物镜位于分束单元和合束单元之间，成像单元位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧。

作为本发明的进一步改进，所述显微物镜位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧，成像单元位于合束单元旁侧且在第二光束的延长线上。

相应地，一种像面相移数字全息显微系统的显微方法，所述显微方法包括：

产生激光光束；

将激光器产生的激光光束分为照明光束和参考光束；

显微物镜利用照明光束对物体进行显微，提供第一光束；

相移器在参考光束引入相移，提供第二光束；

对第一光束和第二光束进行合束干涉，产生相移全息图；

记录产生的相移全息图。

作为本发明的进一步改进，所述显微方法还包括：

对相移全息图处理，调节相移器相移的大小，实现任意步长相移物体的相位再现。

作为本发明的进一步改进，所述显微方法还包括：

对相移全息图处理，调节相移器相移的大小，校正相位误差。

本发明采用相移像面显微全息技术，直接记录像平面的全息图，并可通过软件进行相位补偿，得到物体的准确相位信息。具有以下有益效果：

可采用任意相移角度进行测量，降低了操作精确性要求；

直接在像面进行测量，无需调节重建参数；

可以对显微物镜引入的相位因子采用计算机进行自动补偿，得到物体的准确相位。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明第一实施方式中透射型像面相移数字全息显微系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施方式中反射型像面相移数字全息显微系统的结构示意图。

具体实施方式