像面相移数字全息显微系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种像面相移数字全息显微系统，该显微系统包括：激光器、分束单元、照明光束传输单元、参考光束传输单元、合束单元和成像单元，参考光束传输单元包括相移器，用于在参考光束引入相移。本实用新型采用相移像面显微全息技术，直接记录像平面的全息图，并可通过软件进行相位补偿，得到物体的准确相位信息。
【专利说明】像面相移数字全息显微系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数字全息显微【技术领域】，特别是涉及一种像面相移数字全息显微系统。
【背景技术】
[0002]目前，普通的显微镜只可以测量物体的强度信息而无法测量相位信息，而且通常观测生物细胞时需要进行染色操作，有可能会破坏生物细胞的结构。
[0003]瑞士的Iyncee公司实用新型制作了离轴形式的数字全息显微镜，记录离焦物体的全息图，采用计算机进行再现来测量物体的相位信息。现有技术中的数字全息显微镜具有以下缺点:
[0004]采用离轴方式记录时，分辨率受到限制，且需要进行重建距离精确测量；
[0005]已有的相移全息技术，通常需要选择重建距离参数，运算时间长；
[0006]采用像面形式的相移全息技术，无法对位相进行有效补偿。
[0007]具体地，采用离轴记录方式使再现物体的分辨率下降，且需要精确测量再现距离；采用同轴方式记录通常采用相移技术以消除直透光与共轭像的影响以得到较高的系统分辨率；已有的相移技术直接记录离焦物体的同轴全息图，并选择适当重建参数进行再现。
[0008]鉴于上述问题，有必要提供一种像面相移数字全息显微系统。
实用新型内容
[0009]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种像面相移数字全息显微系统，其采用相移像面显微全息技术，直接记录像平面的全息图，并可通过软件进行相位补偿，得到物体的准确相位信息。
[0010]为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下:
[0011]一种像面相移数字全息显微系统，所述显微系统包括:
[0012]激光器，用于产生激光光束；
[0013]分束单元，用于将激光器产生的激光光束分为照明光束和参考光束；
[0014]照明光束传输单元，包括显微物镜，显微物镜利用照明光束对物体进行显微，提供第一光束；
[0015]参考光束传输单兀，包括相移器，用于在参考光束引入相移，提供第二光束；
[0016]合束单元，用于对第一光束和第二光束进行合束干涉，产生相移全息图；
[0017]成像单元，用于记录合束单元产生的相移全息图。
[0018]作为本实用新型的进一步改进，所述参考光束传输单元沿参考光束传输方向依次包括第一反射镜、扩束透镜、准直透镜、第二反射镜，所述相移器与第二反射镜相连。
[0019]作为本实用新型的进一步改进，所述分束单元包括分束棱镜，合束单元包括合束棱镜。
[0020]作为本实用新型的进一步改进，所述激光器产生的光束经分束单元分束后的照明光束和参考光束相互垂直。
[0021]作为本实用新型的进一步改进，所述显微物镜位于分束单元和合束单元之间，成像单元位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧。
[0022]作为本实用新型的进一步改进，所述显微物镜位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧，成像单元位于合束单元旁侧且在第二光束的延长线上。
[0023]本实用新型采用相移像面显微全息技术，直接记录像平面的全息图，并可通过软件进行相位补偿，得到物体的准确相位信息。具有以下有益效果:
[0024]可采用任意相移角度进行测量，降低了操作精确性要求；
[0025]直接在像面进行测量，无需调节重建参数；
[0026]可以对显微物镜引入的相位因子采用计算机进行自动补偿，得到物体的准确相位。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本实用新型第一实施方式中透射型像面相移数字全息显微系统的结构示意图；
[0029]图2为本实用新型第二实施方式中反射型像面相移数字全息显微系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0031]本实用新型的一种像面相移数字全息显微系统，包括:
[0032]激光器，用于产生激光光束；
[0033]分束单元，用于将激光器产生的激光光束分为照明光束和参考光束。本实用新型中激光器产生的光束经分束单元分束后的照明光束和参考光束相互垂直；
[0034]照明光束传输单元，包括显微物镜，显微物镜利用照明光束对物体进行显微，提供第一光束；
[0035]参考光束传输单兀，包括相移器，用于在参考光束引入相移，提供第二光束。参考光束传输单元沿参考光束传输方向依次包括第一反射镜、扩束透镜、准直透镜、第二反射镜，相移器与第二反射镜相连；
[0036]合束单元，用于对第一光束和第二光束进行合束干涉，产生相移全息图；
[0037]成像单元，用于记录合束单元产生的相移全息图。
[0038]优选地，分束单元包括分束棱镜，合束单元包括合束棱镜。[0039]相应地，一种像面相移数字全息显微系统的显微方法，包括:
[0040]产生激光光束；
[0041]将激光器产生的激光光束分为照明光束和参考光束；
[0042]显微物镜利用照明光束对物体进行显微，提供第一光束；
[0043]相移器在参考光束引入相移，提供第二光束；
[0044]对第一光束和第二光束进行合束干涉，产生相移全息图；
[0045]记录产生的相移全息图。
[0046]进一步地，该显微方法还包括:
[0047]对相移全息图处理，调节相移器相移的大小，实现任意步长相移物体的相位再现，同时还可以校正相位误差。
[0048]本实用新型包括透射型和反射型像面相移数字全息显微系统，其中:
[0049]透射型像面相移数字全息显微系统中显微物镜位于分束单元和合束单元之间，成像单元位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧。
[0050]反射型像面相移数字全息显微系统中显微物镜位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧，成像单元位于合束单元旁侧且在第二光束的延长线上。
[0051]以下结合【具体实施方式】对两种显微系统作进一步说明。
[0052]参图1所示为第一实施方式中透射型像面相移数字全息显微系统的结构示意图。
[0053]该显微系统包括激光器1，分束棱镜2,第一反射镜3,扩束透镜4,准直透镜5,第二反射镜6，相移器7，物体8，显微物镜9，合束棱镜10，CXDlI。其中，相移器7与第二发射镜6相连接。
[0054]本实施方式中显微物镜9位于分束棱镜2和合束棱镜10之间，成像单元CXDll位于分束棱镜2和合束棱镜10直线上合束棱镜10 —侧。
[0055]由激光器发出的激光分为两束，分别为照明光束和参考光束。照明光束用于照明物体形成第一光束并成像于CCD上；参考光束扩束准直后作为参考光,参考光通过相移器引入一定的相移，形成第二光束，第一光束和第二光束干涉产生的多幅相移全息图由CCD记录，经计算机程序处理后实现任意步长相移物体相位再现，且可校正相位误差。
[0056]参图2所示为第二实施方式中反射型像面相移数字全息显微系统的结构示意图。
[0057]该显微系统包括激光器1，分束棱镜2,第一反射镜3,扩束透镜4,准直透镜5,第二反射镜6，相移器7，物体8，显微物镜9，合束棱镜10，CXDlI。其中，相移器7与第二发射镜6相连接。
[0058]本实施方式中显微物镜9位于分束棱镜2和合束棱镜10直线上合束棱镜10 —侧，成像单元CXDll位于合束棱镜10旁侧且在合束棱镜10中相对于第二反射镜6另一侧。
[0059]由激光器发出的激光分为两束，分别为照明光束和参考光束。照明光束用于照明物体形成第一光束并成像于CCD上；参考光束扩束准直后作为参考光,参考光通过相移器引入一定的相移，形成第二光束，第一光束和第二光束干涉产生的多幅相移全息图由CCD记录，经计算机程序处理后实现任意步长相移物体相位再现，且可校正相位误差。
[0060]本实用新型采用相移像面显微全息技术，直接记录像平面的全息图，并可通过软件进行相位补偿，得到物体的准确相位信息。
[0061]由以上实施方式可以看出，本实用新型具有以下有益效果:[0062]可采用任意相移角度进行测量，降低了操作精确性要求；
[0063]直接在像面进行测量，无需调节重建参数；
[0064]可以对显微物镜引入的相位因子采用计算机进行自动补偿，得到物体的准确相位。
[0065]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0066]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种像面相移数字全息显微系统，其特征在于，所述显微系统包括: 激光器，用于产生激光光束； 分束单元，用于将激光器产生的激光光束分为照明光束和参考光束； 照明光束传输单元，包括显微物镜，显微物镜利用照明光束对物体进行显微，提供第一光束； 参考光束传输单兀，包括相移器，用于在参考光束引入相移，提供第二光束； 合束单元，用于对第一光束和第二光束进行合束干涉，产生相移全息图； 成像单元，用于记录合束单元产生的相移全息图。
2.根据权利要求1所述的显微系统，其特征在于，所述参考光束传输单元沿参考光束传输方向依次包括第一反射镜、扩束透镜、准直透镜、第二反射镜，所述相移器与第二反射镜相连。
3.根据权利要求1所述的显微系统，其特征在于，所述分束单元包括分束棱镜，合束单元包括合束棱镜。
4.根据权利要求3所述的显微系统，其特征在于，所述激光器产生的光束经分束单元分束后的照明光束和参考光束相互垂直。
5.根据权利要求1所述的显微系统，其特征在于，所述显微物镜位于分束单元和合束单元之间，成像单元位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧。
6.根据权利要求1所述的显微系统，其特征在于，所述显微物镜位于分束单元和合束单元直线上合束单元一侧，成像单元位于合束单元旁侧且在第二光束的延长线上。
【文档编号】G02B21/36GK203616008SQ201320531309
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】周皓, 顾济华, 赵宏波, 陈大庆 申请人:苏州大学