[发明专利]基于强度调制的白光干涉相位显微系统及其相位计算方法

说明书

本发明公开了一种基于强度调制的白光干涉相位显微系统及其相位计算方法，通过改进了光路设计，利用纯振幅空间光调制器代替纯相位空间光调制器，可以控制参考光的光强，当参考光强变化时，干涉光强随之变化，若已知振幅型空间光调制器的调制曲线，就可以求得干涉图中的各个信息分量；本系统产生的光强变化大，可以使用普通相机获得干涉数据；本技术方案中，透射型光路不存在入射角度的问题，解决了入射角限制的问题。

技术领域

本发明涉及一种显微系统，尤其涉及的是一种基于强度调制的白光干涉相位显微系统及其相位计算方法。

背景技术

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)可以被观察到，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，也可以通过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。而随着计算机的普及，全息干涉术有了长足的进步，其中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，将白光成像和相移干涉相位恢复技术结合较好的成果以Gabriel Popescu教授及其团队的Spatial light interference microscopy(SLIM)系统最受关注，该系统使用纯相位空间光调制器，利用纯相位空间光调制器进行相移，又利用高灵敏度的sCMOS相机得到的相移干涉图进行采集，通过采集四幅相移干涉图，利用四步相移算法进行相位恢复。该系统准确性高，但是该系统使用的纯相位空间光调制(SLM)是反射式的，而SLM对于入射角度有严格的要求，即入射角不能超过7°，这对系统搭建带来很大麻烦；使用分光棱镜可以解决入射角度的问题，但同时会带来另外的问题，即光强非常弱，这对于后面的采集过程带来不良效果；另外，该系统由于是白光干涉，在相移过程中，干涉条纹的强度随相移的变化不明显，所以要使用高灵敏度的sCMOS相机作为采集器件，而sCMOS相机和纯相位空间光调制器的价格都非常昂贵，不适合进一步推广。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于强度调制的白光干涉相位显微系统及其相位计算方法，旨在解决相移过程中干涉图灰度值变化范围窄以及设备成本高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于强度调制的白光干涉相位显微系统，其中，包括：

显微镜装置，用于显微成像；

第一透镜组，置于显微镜装置的成像面后面；

透射式纯振幅空间光调制器，用于对经过傅里叶变换后的光进行分区域强度调制，放置在第一透镜组的后焦面上；

第二透镜组，置于透射式纯振幅空间光调制器后方，与第一透镜组组成4f系统；

相机，用于对样品进行成像，置于透镜组的后焦面上。

所述的基于强度调制的白光干涉相位显微系统，其中，所述第一透镜组与显微镜装置成像面的距离等于第一透镜组本身的焦距。

所述的基于强度调制的白光干涉相位显微系统，其中，所述显微镜装置包括集光镜、孔径光阑、聚光镜、显微物镜、反射镜和镜筒透镜组，光源依次经过集光镜、孔径光阑、聚光镜、显微物镜、反射镜和镜筒透镜组，待测样品置于显微物镜上方。

所述的基于强度调制的白光干涉相位显微系统，其中，所述光源采用卤素灯。