[发明专利]高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法及装置

权利要求书

1.高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法，其特征在于：激光信号首先经过起偏、扩束和聚焦后，由偏振分束棱镜分为参考光信号和探测光信号；将参考光信号通过第一透镜组中继至全反射镜并接收参考返回光信号；将探测光信号通过第二透镜组中继至样品平台并接收探测扫描光信号，其中探测光信号在中继过程中经过一维快速扫描器和线扫描方向快速转换单元，利用一维快速扫描器实现对样品平台的线扫描，利用线扫描方向快速转换单元实现多个扫描方向的快速切换，完成对样品的多方向共焦线扫描；参考返回光信号和探测扫描光信号在偏振分束棱镜合束进入接收光路；在接收光路中，合束光信号先经过狭缝滤除非聚焦平面的杂散光，再通过检偏形成离轴干涉场，然后通过接收透镜组中继到高速线阵相机，并得到多帧一维线共焦干涉图，经过高速数字采集后，在主控计算机中进行叠加生成多方向重建干涉场，并通过频谱叠加和角谱后向传输处理，实现高速多方向线共焦数字全息显微成像。

2.根据权利要求1所述的高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法，其特征在于：在主控计算机中进行叠加生成多方向重建干涉场后，先进行二维傅里叶变换，再进行频谱叠加、滤波和平均处理，实现样品平台的物光频谱拓展，然后对拓展后的物光频谱做角谱后向传输处理，最后采用解包裹运算重建物光波场的三维相位分布，完成三维成像，同时通过样品平台轴向平移获得样品不同深度层次的三维相位信息。

3.根据权利要求1所述的高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法，其特征在于：所述第一透镜组包括沿参考光信号传输方向依次设置的第一透镜、第一四分之一波片和第二透镜；所述第一四分之一波片用于调整参考返回光信号的光强。

4.根据权利要求1所述的高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法，其特征在于：所述第二透镜组包括沿探测光信号传输方向依次设置的第三透镜、一维快速扫描器、第四透镜、线扫描方向快速转换单元、第五透镜和显微物镜；所述一维快速扫描器处于第三透镜和第四透镜之间；所述线扫描方向快速转换单元处于第四透镜和第五透镜之间。

5.根据权利要求1所述的高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法，其特征在于：所述线扫描方向快速转换单元由第一二维快速扫描器、中空正多边形内反射镜和第二二维快速扫描器组成，入射的探测光信号首先经过第一二维快速扫描器偏转，然后发射到中空正多边形内反射镜的单个反射镜面，再反射到第二二维快速扫描器，由第二二维快速扫描器完成角度补偿后出射，出射的探测光信号相对于入射的探测光信号实现二维扫描视场内一个固定角度的旋转。

6.根据权利要求1所述的高速多方向线共焦数字全息三维显微成像方法，其特征在于：所述接收透镜组包括沿参考返回光信号和探测扫描光信号传输方向设置的第六透镜、第七透镜和检偏器；所述的狭缝位于第六透镜的前焦面，用于滤除非聚焦平面的杂散光。