[发明专利]扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统

摘要

一种扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统，由扭曲达曼光栅结合聚焦透镜构成的多物面同时成像系统，可在聚焦透镜的后场形成沿轴向和横向同时偏移的多个等强度的聚焦光斑的多焦点阵列。这种多焦点系统的焦点数目和焦点的间隔可以通过改变扭曲达曼光栅的参数进行调整。这种等强度多焦点系统可以将物空间的多个轴向平面成像在一个像平面内。本发明的特性意味着该系统可以实现无须轴向扫描的实时三维成像技术。这种实时三维成像技术在生物活体细胞显微和流体粒子的三维实时监控中有重要的实用价值。

主权项

1.一种扭曲达曼光栅，其特征在于所述的扭曲达曼光栅为0、π二值相位分布，并且其坐标原点始终选取为扭曲达曼光栅的圆形通光孔径的中心，其具体设计流程如下：①根据具体应用需要确定焦点数目N_p；②根据对应的1×N_p的达曼光栅，确定每个周期内加入的相位转折点的具体数值{x_n}；③选取傅立叶级数截断级次为M，由归一化位相转折点{x_n}按下列公式算出每个衍射级次对应的傅立叶系数C_m：Cm=-i2mπ[1+2Σn=1N-1(-1)ne-i2πmxn+(-1)Ne-i2πmxN]m≠02Σn=1N-1(-1)nxn+(-1)NxNm=0]]>其中：m＝0，±1，±2，...±M；④根据具体应用要求，由横向光斑间隔确定扭曲达曼光栅的孔径中心处周期Λ₀；⑤根据具体应用需要的轴向间隔Δz，由公式W₂₀＝Δz确定扭曲达曼光栅的离焦因子；⑥由公式计算出傅立叶级数和T_DDG；⑦取T_DDG的相位，即arctan{imag(T_DDG)/real(T_DDG)}，imag(·)表示取虚部，real(·)表示取实部；⑧通过取大于零的相位值为π，小于零的取为0二值化T_DDG的相位，选取二值化之后的相位分布即为所设计的扭曲达曼光栅的相位分布。