[发明专利]一种旋转调节式透反两用型全息显微仪

说明书

本发明公开了一种旋转调节式透反两用型全息显微仪，包括氦氖激光器、保偏光纤分束器，氦氖激光器设置在保偏光纤分束器的前端，保偏光纤分束器设置在参考光系统和物光传输系统前端，氦氖激光器发出激光并经过保偏光纤分束器分束，分别通过参考光系统和物光传输系统，并通过旋转切换装置切换测量模式，之后通过激光合束装置合束；参考光系统和物光传输系统合光后依次设置有分光棱镜、准直透镜、CMOS相机，参考光和物光在分光棱镜处合束向上通过准直透镜，CMOS相机记录干涉全息图。本发明通过一套旋转切换装置，使光路同时兼顾透射和反射两种测量模式，避免光学元件插入移出光路时不利于仪器集成的缺点。

技术领域

本发明涉及数字全息显微技术领域，具体为一种旋转调节式透反两用型全息显微仪。

背景技术

数字全息显微技术具有全场、无侵入、实时、高精度定量测量的优点，适合于微结构物体三维形貌的定量测量，随着该技术逐渐成熟，其应用越来越广泛，迫切需求数字全息显微技术进一步仪器化。目前国外一些公司已取得突破性进展，商业化产品已经问世，虽然国内部分高校也研制了数字全息显微测量设备，但尚处于实验室阶段，距离产品化还有一定的差距。瑞士的Lyncée tec公司最早推出商用化数字全息显微镜产品【Lyncéetec.Holographic profilometry[OL]】，分为透射式和反射式两类，其透射式结构数字全息显微镜可以对透明或半透明的微结构样本进行测量，反射式结构数字全息显微镜可以测量表面全反射或部分反射的样本。比利时Ovizio公司推出iLineM系列实时无标记三维全息活细胞成像仪器【Ovizio Company.Ovizio imaging systems[OL]】，该仪器只用于透射式细胞样本的形态分析。国内北京工业大学开发了一套倒置式数字全息显微镜【张亦卓.生物样品的数字全息显微相衬成像技术研究[D].北京:北京工业大学,2012.】，其物光和参考光均采用光纤来传光，物光采用倒置的立式光路结构，物光经光纤准直器准直后，自上而下通过样品、载物台和显微物镜，在合束晶体处与参考光发生干涉，该装置集成度高、体积小。南京理工大学开发的数字全息显微成像装置【陈钱,孙佳嵩,左超等.基于远心光学结构的透射式数字全息显微成像装置:中国,105242512A[P].2016-01-13.】，由于使用了远心光路结构，消除了光学系统中大部分的相位畸变，测量精度得到提高。但是这几种仪器仅支持单一模式的测量光路，无法实现振幅型样本和相位型样本的同时测量。

综上，虽然国内外开发的数字全息显微装置发展较为成熟，但多为单一测量模式，缺少针对多用途样本测量的通用化产品。因此，本发明基于马赫-曾德干涉仪光路，设计了一种通过旋转切换装置调节透射和反射两种模式的高集成化数字全息显微测量仪，本测量装置从多类型样本测量及便于集成化的角度出发，结构设计紧凑，透反测量模式转换便捷，从而实现对各类型微结构样本的三维形貌测量。

发明内容

本发明是基于马赫-曾德光路结构提出的一种旋转调节式透反两用型全息显微仪，其目的是解决目前国内外数字全息显微仪只具有透射式或反射式一种模式，不适于测量不同类型样本的技术不足，利用一套旋转切换装置，通过齿轮机构旋转直角棱镜改变光路中光束方向，使装置在透射和反射模式之间切换，实现一台仪器集成透射和反射两个测量模式的功能，具有集成化高、成本低的优势。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种旋转调节式透反两用型全息显微仪，包括氦氖激光器、保偏光纤分束器，所述氦氖激光器设置在保偏光纤分束器的前端，所述保偏光纤分束器设置在参考光系统和物光传输系统前端，所述氦氖激光器发出激光并经过保偏光纤分束器分束，分别通过参考光系统和物光传输系统，并通过旋转切换装置切换测量模式，之后通过激光合束装置合束；参考光系统和物光传输系统合光后依次设置有分光棱镜、准直透镜、CMOS相机，参考光和物光在分光棱镜处合束向上通过准直透镜，CMOS相机记录干涉全息图。