[发明专利]单帧光强传输定量相位显微系统及其方法

摘要

本发明公开了一种单帧光强传输定量相位显微系统及其方法，利用迈克尔逊结构实现分光，并采用空间光调制器进行数字离焦，从而可避免传统方法中采集离焦强度图像所引入的机械移动，将采集到的一系列光强分布通过求解光强传输方程，可实现相位信息的定量获取。本发明可避免传统方法中采集离焦强度图像所引入的机械移动，大大提高了系统的采集速度以及准确度，有效地将光强传输方程法的应用范围从静止缓变物体拓展到高速动态物体，实现高速高分辨率的三维定量相位显微成像。

主权项

一种单帧光强传输定量相位显微系统，包括显微成像系统(1)，所述的显微成像系统(1)包括集光镜(3)、聚光镜孔径光阑(4)、聚光镜(5)、待测样品(6)、显微物镜(7)、第一反射镜(8)、与镜筒透镜(9)，其中集光镜(3)将照明光汇聚到聚光镜孔径光阑(4)，聚光镜孔径光阑(4)大小可调，控制照明的通光孔径，光通过聚光镜孔径光阑(4)发散后又被聚光镜(5)收集后照射样品，透射过样品的光被显微物镜(7)收集，并经过镜筒透镜(9)放大后成像在显微镜相机端口的图像平面(10)；其特征在于该相位显微系统还包括一个包含空间光调制器的迈克尔逊结构的分光系统(2)，该分光系统(2)包括光阑(11)、第一透镜L₁(12)、第二透镜L₂(16)、非偏振分束器(13)、第二反射镜(14)、空间光调制器(15)以及单色CCD相机(17)，第一透镜L₁(12)和第二透镜L₂(16)的焦距f＝f₁＝f₂；所述的显微镜相机端口的图像平面(10)的光经过光阑(11)限制通过孔径后，首先经过第一透镜L₁(12)，然后被一非偏振分束器一分二，透射光束与反射光束在各自的傅里叶平面处分别被空间光调制器(15)与第二反射镜(14)所反射后通过第二透镜L₂(16)成像在CCD相机(17)上；第一透镜L₁(12)到显微镜图像平面(10)的端口的距离为f1，第二透镜L₂(16)到CCD相机(17)成像平面的端口的距离为f2，两透镜之间的沿光轴距离是f1+f2；第二反射镜(14)放置于4f系统的反射傅里叶平面，空间光调制器(15)放置于4f系统的透射傅里叶平面，即位于光路中的第一透镜L₁(12)和第二透镜L₂(16)之间，它们距离第一透镜L₁(12)的轴向距离均为f1，距离第二透镜L₂(16)的轴向距离均为f2。