[发明专利]一种新型可变焦数字全息显微镜

说明书

本发明公开了一种新型可变焦数字全息显微镜。光源发出的线偏振光经二分之一波片和偏振分光棱镜后分为物光束和参考光束，物光束经过反射镜反射后依次经过非偏振分光棱镜、透镜和物镜后平行出射于样品表面，样品的反射光经过物镜和透镜后仍为平面波，经非偏振分光棱镜反射后与参考光束在相机表面干涉；参考光束依次经四分之一波片透射、第一平面镜反射、四分之一波片再次透射、偏振分光棱镜透射、第二平面镜反射和非偏振分光棱镜透射后与物光束在相机表面干涉成全息图像。本发明利用移动物镜前透镜而不需移动物镜位置的方式获取全息图像，使系统得到简化。属于数字全息成像技术领域，可用于三维实时形貌测量。

技术领域

本发明属于显微镜技术领域，涉及一种新型可变焦数字全息显微镜。

背景技术

在数字全息显微技术中，使用物光与参考光均为平行光产生干涉的方案可以简化算法。现有数字全息显微镜在切换不同倍率物镜时，需要调整物镜和样品位置达到平行光照射样品和样品成像的目的。在移动两者的同时需要移动参考光光路的反射镜达到匹配光程差的作用，导致获取全息图像较为复杂和显微镜需移动部件(物镜、样品、延时系统)过多而增加成本。对移动部件的精度要求也导致整个系统实现起来较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型可变焦数字全息显微镜。

反射式数字全息显微镜的光源发出的线偏振光经二分之一波片和偏振分光棱镜后分为两束偏振态垂直的光波，其中一束透射光束作为物光束，另一束经偏振分光棱镜反射为参考光束；物光束经过反射镜反射后依次经过非偏振分光棱镜、透镜和物镜后平行出射于样品表面，样品的反射光经过物镜和透镜后仍为平面波，经非偏振分光棱镜反射后与参考光束在相机表面干涉；参考光束依次经四分之一波片透射、第一平面镜反射、四分之一波片再次透射、偏振分光棱镜透射、第二平面镜反射和非偏振分光棱镜透射后与物光束在相机表面干涉成全息图像。物镜切换时其位置固定不变，精确移动物镜前透镜位置可以达到物镜的平面波出射。样品和第二反射镜位置只需稍微调整即可产生平行光干涉和在相机表面成像。

透射式数字全息显微镜的光源发出的线偏振光经二分之一波片和偏振分光棱镜后分为两束偏振态垂直的光波，其中一束透射光束作为物光束，另一束经偏振分光棱镜反射为参考光束；物光束经过反射镜反射后照射于样品表面，由物镜收集后，依次经过透镜准直、非偏振分光棱镜反射后入射相机；另一束参考光束穿过四分之一波片经第一平面镜反射后，再次透过四分之一波片和偏振分光棱镜，依次经过第二平面镜反射、非偏振分光棱镜透射后入射相机，与物光束干涉后产生含有样品表面信息的干涉条纹。物镜切换时只需精确调整透镜位置即可达到物镜平面波出射的目标，样品和第二反射镜位置只需稍微调整即可产生平行光干涉和在相机表面成像。

进一步，四分之一波片的光轴与光路平面呈45度。

进一步，光源包括发光源，发光源为半导体激光器、气体激光器、LED、Super LED，发光源发出的光经过针孔内的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜。

进一步，光源由激光器发出光通过光纤耦合输出后经第三聚焦透镜准直至合适光斑大小后输出。

进一步，光源为线偏振光源。

进一步，选用扩束镜将棱镜的入射光斑和出射光斑进行扩束。

本发明有益效果是提高了系统的集成度并简化了物镜切换时光路调节的复杂程度。不同于传统的调节物镜和样品位置以达到获取全息图像的目的，本发明利用移动物镜前透镜而不需移动物镜位置的方式获取全息图像，使系统得到简化。属于数字全息成像技术领域，可用于三维实时形貌测量。

附图说明

图1是反射式数字全息显微镜系统示意图；

图2是透射式数字全息显微镜系统示意图；

图3是激光器经空间滤波器滤波后由透镜准直组成光源；