[发明专利]基于偏振编码的相衬显微系统及其成像方法

权利要求书

1.一种基于偏振编码的相衬显微成像方法，其特征是，包括以下步骤：

(a)设置基于偏振编码的相衬显微系统，所述系统包括光源、载物台、物镜和CCD图像传感器；在所述光源与载物台之间依次设有第一透镜和第一偏振片，在所述物镜与CCD图像传感器之间依次设有第二偏振片、四分之一波片、第二透镜和第三偏振片；

第一透镜用于将光源发射的入射光形成光强均匀分布的平行光束；所述第一偏振片和第三偏振片均为线偏振片，所述第二偏振片位于物镜和四分之一波片之间的傅里叶变换平面处，所述第二偏振片的中心位置为竖直方向偏振，第二偏振片的外周位置为水平方向偏振，所述第二偏振片用于将焦点处的低频信号和焦点外的高频信号进行偏振调控，使信号具有正交偏振，再利用四分之一波片实现将相位信息编码到偏振态，最后通过第二透镜和第三偏振片后用CCD图像传感器进行记录；

(b)光源发射的入射光经过第一透镜后形成光强均匀分布的平行光束，之后通过第一偏振片，设第一偏振片的偏转角为θ，角度为θ的线偏振光通过载物台上的样品后，忽略样品对偏振态的影响，表示为：

其中，E_r(x,y)表示参考光，E_o(x,y)表示探测光；

(c)光线在经过物镜后的傅里叶变换平面时，由于放置了第二偏振片，使得焦点处和焦点外的偏振态相互垂直，因此得到：

其中，PSF(k_x,k_y)表示点扩散函数；

(d)利用快轴方向为45°角的四分之一波片，将相位信息编码到偏振态，之后通过控制第三偏振片的旋转角度χ，得到光强：

其中，由式(3)看出，通过改变第一偏振片的偏转角θ，选择合适的入射线偏振光的角度，以在第二偏振片调整两正交偏振光强达到最佳干涉效果，当参考光与探测光的光强接近时，即|E_r(x,y)|sinθ≈|E_o(x,y)|cosθ时，获得最大的对比度。

2.根据权利要求1所述的基于偏振编码的相衬显微成像方法，其特征是，所述光源为单色LED灯光源或者将宽光谱光源利用滤光片得到的光谱宽度为50nm的光源。

3.根据权利要求1所述的基于偏振编码的相衬显微成像方法，其特征是，当θ＝0时，由于第二偏振片的中心位置为竖直方向检偏，仅有携带有样品信息的高频光通过，即

I(x,y,θ＝0)＝|E_o(x,y)|² (4)，

此时，对样品进行暗场显微成像，获得样品的散射强度信息。