[发明专利]基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置

权利要求书

1.一种基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的部分相干光产生及调控模块、光尺寸控制模块、望远镜系统、物参光分离模块和图像采集模块，所述部分相干光产生及调控模块与所述光尺寸控制模块之间设置有待测的样品，其中，

所述部分相干光产生及调控模块用于发出部分相干LED光并对其偏振特性进行调控，以实现条纹的对比度可调；所述LED光调制为偏振光；

所述光尺寸控制模块用于缩放所述偏振光的尺寸并产生均匀的平面波；

所述望远镜系统用于收集所述样品的散射信号并对其进行放大，获得具有样品信息的光场分布；

所述物参光分离模块用于将来自所述望远镜系统具有样品信息的光进行衍射，产生具有相反偏振方向的物光和参考光；

所述图像采集模块用于采集由所述物光和所述参考光产生的全息图；

所述物参光分离模块包括沿光路依次设置的偏振衍射光栅(13)、第三透镜(14)、物参光滤波单元(15)、线偏振片(16)和第四透镜(17)，其中，

所述偏振衍射光栅(13)位于所述第三透镜(14)的前焦平面处，用于将来自所述望远镜系统具有样品信息的光向±1级方向衍射，形成+1级衍射光和-1级衍射光；

所述物参光滤波单元(15)位于所述第三透镜(14)的后焦平面处，包括一个大孔和一个针孔，所述大孔用于使+1级衍射光通过以产生含样品信息的物光，所述针孔用于对-1级衍射光进行低通滤波以产生不含样品信息的参考光；

所述线偏振片(16)用于对所述物光和所述参考光进行偏振，以使所述物光和所述参考光具有相同的偏振方向。

2.根据权利要求1所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述部分相干光产生及调控模块包括LED(1)以及沿所述LED(1)的光路依次设置的窄带滤光片(2)、可旋转线偏振片(3)和1/4波片(4)，其中，

所述窄带滤光片(2)用于对所述LED(1)产生的可见光带宽进行限制；

所述可旋转线偏振片(3)和所述1/4波片(4)用于将经所述窄带滤光片(2)的可见光调制成椭圆偏振光。

3.根据权利要求2所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述LED(1)的直径为5mm，波长范围为470nm±10nm。

4.根据权利要求2所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述光尺寸控制模块包括沿光路依次设置的工业镜头(5)、滤波器(6)和第一透镜(7)，其中，

所述工业镜头(5)用于对所述椭圆偏振光进行缩放；所述滤波器(6)位于所述第一透镜(7)的前焦面，所述滤波器(6)上包括一针孔，用于对缩放后的椭圆偏振光进行滤波并产生具有一定发散角的球面波；所述第一透镜(7)用于将所述球面波调节为均匀的平面波。

5.根据权利要求4所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述望远镜系统包括沿光路依次设置的探测物镜(10)和第二透镜(12)，其中，所述样品(9)放置在所述探测物镜(10)的前焦面处。

6.根据权利要求5所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述第一透镜(7)与所述样品(9)之间设置有第一平面反射镜(8)，所述探测物镜(10)与所述第二透镜(12)之间设置有第二平面反射镜(11)。

7.根据权利要求4所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述物参光滤波单元(15)上针孔的直径略小于所述滤波器(6)上针孔在所述物参光滤波单元(15)上所成像的直径。

8.根据权利要求1所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述物参光滤波单元(15)上针孔的直径≤1.22λf/D，其中，λ为LED的发光中心波长，f为所述第三透镜(14)的焦距，D为所述偏振衍射光栅(13)前光束的口径。

9.根据权利要求5所述的基于LED照明的小型化偏振点衍射数字全息显微装置，其特征在于，所述物参光滤波单元(15)上大孔的直径≥所述探测物镜(10)的光瞳口径在所述物参光滤波单元(15)处所成像的直径。