[发明专利]一种基于共光路系统下的相位显微干涉成像系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于共光路系统下的相位显微干涉成像系统及方法，充分利用共轴系统的稳定性，将样品放在经过扩束准直的光束中，物光与参考光共光路，一可旋转角度的反射镜将参考光束改变方向，使物光与参考光束重迭相遇，变化反射镜角度可产生对应的同轴、离轴和轻微离轴干涉，其相位干涉图经后置显微镜显微放大后在CCD传感器上产生数字干涉图像。对此干涉图像进行相应的相位恢复和解构运算可得到相位体样品的空间结构形态。本发明在使用过程中有效地减少测量过程中产生的噪音，并且通过改变可旋转反射镜的角度，改变物光束和参考光束之间的夹角，适用于相位体的干涉相位显微成像，其中包括传统的同轴干涉、离轴干涉以及轻微离轴干涉，特别适用于生物细胞形态检测与特征识别的科学研究和临床应用领域。

主权项

一种基于共光路系统下的相位显微干涉成像系统，其特征在于：包括激光器(1)、第一透镜(2)、针孔空间滤波器(3)、第二透镜(4)、样品(5)、载物台(6)、第一柱面透镜(7)、可旋转反射镜(8)、第二柱面透镜(9)、显微镜头(10)、CCD(11)和计算机(12)；所述激光器(1)、第一透镜(2)、针孔空间滤波器(3)、第二透镜(4)、第一柱面透镜(7)、第二柱面透镜(9)、显微镜头(10)、CCD(11)的中心都处于同一光轴上，依次放置，其中第一透镜(2)和第二透镜(4)组成扩束系统，针孔空间滤波器(3)置于第一透镜(2)和第二透镜(4)的共焦点处；所述第一柱面透镜(7)和第二柱面透镜(9)完全相同，具有相同焦距，它们之间的摆放位置相距2倍焦距，可保证经过扩束准直系统的光束在第一柱面透镜(7)和第二柱面透镜(9)之间汇聚，然后在第二柱面透镜(9)后平行，形成柱面场；所述可旋转反射镜(8)放置在系统中心轴处，与第一柱面透镜(7)相距1倍焦距，可以沿顺时针方向旋转，使得参考光和物光重迭，保证参考光方向发生变化，使参考光能与物光相遇发生干涉，并且通过改变可旋转反射镜(8)的旋转角度的大小，从而改变参考光与物光之间的夹角，选择测量的方式是同轴干涉、离轴干涉或是轻微离轴干涉；所述载物台(6)是透明装置，垂直于系统中心轴，放置于系统中心轴上方，可保证经过样品的光束可以透过载物台向前传输； 光束沿着所述激光器(1)的输出方向依次通过由第一透镜(2)、针孔空间滤波器(3)和第二透镜(4)组成的透镜扩束准直系统、样品(5)、载物台(6)、第一柱面透镜(7)、可旋转反射镜(8)、第二柱面透镜(9)、显微镜头(10)、CCD(11)；沿中轴线将光路分为上下两部分：上部分为物光，依次通过由第一透镜(2)、针孔空间滤波器(3)和第二透镜(4)组成的透镜扩束准直系统、载物台(6)上的样品(5)、柱面透镜(7)、柱面透镜(9)；下部分为参考光，依次通过由第一透镜(2)、针孔空间滤波器(3)和第二透镜(4)组成的透镜扩束准直系统、柱面透镜(7)、可旋转反射镜(8)、柱面透镜(9)，物光和参考光重迭经过显微镜头(10)形成放大的干涉图像A，所述干涉图像A由CCD(11)系统产生数字干涉图像，并储存在计算机(12)上。