[发明专利]基于微球体的亚波长超分辨率数字全息成像系统

权利要求书

1.基于微球体的亚波长超分辨率数字全息成像系统，由全息图自动采集控制模块、数字全息图记录模块、数字全息图预处理模块、全息图数值分析和处理模块、相衬图像显示模块组成，其特征在于：其中，

所述全息图自动采集控制模块（17）利用Labview软件输出控制信号（b）控制曝光时间、图像采集速度；

所述数字全息图记录模块包括激光器，半波片，偏振分束棱镜，光纤耦合器，光纤跳线两个，光纤衰减器，光纤准直镜，已经铺置了微球体的测试样品，三维调整架，手动可调放大倍率显微物镜，反射镜，衰减器，扩束准直单元，显微物镜，合束棱镜，图像采集单元，其中，激光器（1）发射激光束a1，半波片（2）和偏振分束棱镜（3）联合控制从偏振分束棱镜（3）出射的光波a2和光波a7的光强比例，光束a2通过光纤耦合器（4）进第一光纤跳线（5）输出光束a3，光束a3输入光纤衰减器6，经光纤衰减器（6）调节光强输出光束a4，光束a4输入第二光纤跳线（7），第二光纤跳线（7）与光纤准直镜（8）连接，输出平行光束a5，该平行光束照明待测样品（9）输出光束a6，待测样品（9）已经进行了前期微球铺置工作（18），待测样品放置在三维调整架（19）上，以便调整待测视场和物距，光束a6入射显微物镜（10）输出光束a7，光束a7即为经过显微物镜放大的物光波；偏振分束棱镜（3）出射的光束a8经过反射镜（11）入射衰减器（12）输出光束a9，并经过由显微物镜和透镜构成的扩束准直单元（13）得到平行光束a10，利用反用的显微物镜（14）获得球面参考光a11；物光波a7和参考光a11入射合束棱镜（15），由图像传感器（16）在全息图自动采集控制模块（17）输出的控制信号b的控制下定时记录全息图至全息图自动采集控制模块（17），得到数字全息图数据c；

所述数字全息图预处理模块对全息图自动采集控制模块（17）中的数字全息图数据（c）进行预处理，利用切趾滤波降低边缘衍射效应，提高图像信噪比；

所述全息图数值分析和处理模块对预处理后的数字全息图进行数值再现等处理实现三维相衬成像，利用Labview软件自动进行操作，流程如下：

S1：利用频谱滤波法获取正1级像；

S2：利用角谱法再现在不同再现距离处u1平面处的再现图像；

S3：采用自动数字对焦算法查找在d±d’范围内再现时图像最清晰的再现距离，获得物体在u1平面的准确再现振幅像，其中，d为记录距离，d’为最大测量误差。

S4：采用曲面拟合方法去除相位畸变，得到u1平面准确再现相位像；

S5：利用微球体成像关系获得物体的三维相衬像；

所述相衬图像显示模块利用Labview软件对数字全息图进行数值处理后得到的三维像结果进行显示。

2.如权利要求1所述的基于微球体的亚波长超分辨率数字全息成像系统，其特征在于：所述已经铺置了微球体的测试样品采用如下方法得到，利用丙酮或水对微球体进行稀释，将稀释好的微球体溶液用滴管将少量溶液滴到待测样品上，静置至丙酮或水挥发完毕，完成微球体的单层铺置。

3.如权利要求1或2所述的基于微球体的亚波长超分辨率数字全息成像系统，其特征在于：所述激光器采用532nm单纵模激光器MSL-ΙΙΙ-532nm-50mw，出光孔光斑直径约为2mm，功率稳定性为3%。