[实用新型]基于正交偏振光的多通道白光共路干涉显微层析系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学测量仪器，特别涉及一种基于正交偏振光的多通道白光共路干涉显微层析系统。

背景技术

我们知道，普通显微镜成像只是使得光的振幅变化(亮度)和波长变化(颜色)得以被观察，但活的微小生物体大多是无色透明的，当光线通过时，波长和振幅变化不显著，这样在明场镜检查下就难于观测清晰。为了克服这一困难，人们采用了如染色等措施，使得被检物体的颜色及亮度发生变化。但这种方法大部分时候用于非活体状态，应用到活体时效果不是特别理想。当然，缩小聚光镜的孔径光阑，以增加明暗对比，但这样细微结构难于被分辨，同时亮度随之降低。利用暗场、荧光或偏振镜检术，虽然可以观察到活体标本，但效果一般。而采用相衬显微术，则可以使得无色透明活体标本的细微结构可以清晰可见。这种显微镜最大特点是可以观察未经染色的标本和活体细胞。

相差显微镜(phase contrast microscope)又称相衬显微镜，是近代显微镜的重要成就。1935年荷兰学者泽尼克(P.Zernike)提出了相衬原理，至1941年由德国蔡司公司诞生了世界上第一台相衬显微镜。它是光学信息处理概念下第一个产品，因而获得了1953年的诺贝尔物理学奖。

相衬显微镜的成像原理是由于光源通过环状光阑后汇聚成的光束在经过被检物体时，由于各部分的光程不同，光线发生不同程度的偏斜(衍射)。而透明光阑的共轭面与相位板重合。使得未发生偏斜的直射光通过共轭面，发生偏斜的衍射光经过补偿面。由于相位板上的共轭面和补偿面性质不同，他们分别使得通过这两部分的光线产生一定的相位差，两组光再经过透镜汇聚，使得直射光和衍射光发生光的干涉，变相位差变为振幅差。相衬显微镜中物光的零频和高频分量分别充当了一般干涉中的参考光和物光，他们经过了完全相同的光路，因此装置对振动不敏感。

近些年来，借助于计算机的普及，全息干涉术也有了长足的进步。一个最重要的部分就是相移干涉术(Phase-shifting Interferometry，PSI)。PSI不是一种具体的光学硬件结构，而是一种可以用在各种测量条件下的数据获取和数据分析方法。PSI具有相当高的测量重复精度、精度和稳定度。

目前PSI根据获取光强信号的方式大致分为两种：第一种是时域方法，通过改变物光和参考光之间路径差或其他办法产生一个相移。例如美国伊力诺依大学的Gabriel Popescu教授所提出的一种基于相衬显微镜的光路：采用空间光调制器(SLM)代替相衬显微镜的相位板，使得参考光(直射光)的相位分别产生0°，90°，180°，270°的偏移，之后利用四步相移算法计算出物体相位分布。

第二种是空域方法，相移由空间位移瞬间形成，或者通过波片之类产生一个固定的相移。空域方法的优势在于它们在一定时间内不需要保持信号稳定，数据采集时间仅仅取决于探测器的积分时间，这就为动态测量提供了有力支持。

使用多图像传感器实现空域同时相移时，通常先将产生干涉的两束光变为偏振方向互为垂直的正交偏振光，通过1/2波片后形成两个相位差为180°的干涉光场，该干涉光场由分光镜BS分为传输方向相互垂直的两部分，一部分由偏振分束镜(PBS)分为两束，分别被两个图像传感器采集后成为相移量为0°和180°的相移干涉图，另一部分再通过一个1/4波片后形成相移量为90°和270°两个干涉光场，由偏振分束镜(PBS)分为两束，分别被两个图像传感器采集后成为相移量为90°和270°的相移干涉图。根据相移算法的要求，通常需要在三个或四个相移通道上采用三到四个图像传感器。

当同时利用相衬显微镜的参考光物光共路的特性以及PSI技术，不仅使得动态定量测量物体变成可能。而且可以在现有技术和器械基础上做适当修改即可完成定量测量。这样可以大大降低光学元件不一致对结果的影响，而且也容易保持干涉的稳定性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于正交偏振光的多通道白光共路干涉显微层析系统，可以定量地测量物体，并且可以实现无损地实时测量物体三维信息。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种基于正交偏振光的多通道白光共路干涉显微层析系统，包括相差显微镜，其特征在于：设在所述相差显微镜的物镜后焦面的为共轭面的偏振方向与补偿面的偏振方向正交的偏振板，在相差显微镜的成像面后面设有空域相移干涉模块。

在上述基础上，所述空域相移干涉模块包括顺着光学路径布设的