[实用新型]一种基于双Dove镜下的光学同轴和离轴干涉相位成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及干涉相位显微成像技术领域，特别涉及一种基于双Dove镜下的光学同轴和离轴干涉相位成像系统。

背景技术

众多的生物样品，如活细胞，大部分是光学透明的，称为相位物体。光干涉现象由于可以用强度分布的形式表现其相位分布，所以在许多高精度检测计量和相位体的检测计量技术中有着重要的应用意义。此外，光干涉相位显微成像技术是一种无需任何造影剂和无任何侵害的光显微技术，对透明体如生物细胞可进行无损成像，因此有着极其重要的应用研究价值。

定量相位显微成像技术是依据相位成像原理而发展起来的，能够定量表示由样品产生的空间相位变化，在显微领域内成为一类重要的光学测量技术。干涉相位显微技术主要有离轴和同轴两大类。对于同轴干涉而言，一般会结合时域相移技术获取多幅干涉图而实现相位成像，如Yamaguchi等首次将相移术引入到同轴式数字全息中，阐述了常用的四步相移数字全息显微成像的基本原理，并进行了实验验证【Phase-shifting digital holography[J].Opt.Lett.,1997,22(16):1268-1270.】。随后，许多其他的相移数字全息相位显微技术被相继报道。如Awatsuji等于2004年与2006年分别提出了平行准四步【Parallel quasi-phase-shifting digital holography[J].Appl.Phys.Lett.,2004,85(6):1069-1071】和三步相移【Parallel three-step phase-shifting digital holography[J].Appl.Opt.,2006,45(13):2995-3002】全息技术，利用在同一时间采集到的多幅全息图对三维物体进行了实时测量。而对于离轴干涉，因为其具有单次拍摄特性，故可以很好地用于相位物体快现象的研究，如我国徐媛媛的微分离轴方法【A new method of phase derivative extracting for off-axis quantitative phase imaging,Optics Communications,2013,305:13-16.】在离轴干涉下应用微分方法可以得到相位分布和相位体厚度分布。又如美国Kim等在马赫-曾德尔干涉仪中的样品臂与参考臂上加入了相同的物镜【High-resolution quantitative phase-contrast microscopy by digital holography[J].Opt.Express,2005,13(22):8693-8698】，且利用角谱算法快速地再现了卵巢癌细胞的信息，清晰地呈现了该细胞内以及细胞核内的细胞器。普通显微镜光学显微技术是基于光透过观测物体时发生振幅(亮度)和波长(颜色)的变化来实现的，然而，大部分生物细胞具有无色透明的特性，使得普通光学显微技术失去作用，无法对细胞进行清晰成像以及微观结构和动力学行为的研究，因此、干涉相位显微成像产品的开发发展迅速，如2006年瑞士Lyncee Tec SA公司基于离轴干涉首次推出了数字全息显微镜(DHM-1000)，可直接观测样品的三维形貌和相位分布。又如专利“一种白光同轴干涉相移显微镜系统和显微成像方法CN201610008623.2”利用多个透镜实现了白光同轴干涉相移显微成像，其中空间光调制器加载有一个和图像的频谱相匹配的图样用于降低低频信息的光强,以使低频信息和高频信息的光强相当，增加了图像质量，但是多透镜必然会产生光学畸变。再如专利“直立倒置显微镜CN105579881A”采用了Dove镜，其Dove镜主要用于校准由光学臂旋转引起的样品视觉表征的旋转，具有很好的稳定结构，其结构简单，它主要用于明场显微，但是不能对相位体实现显微。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种基于双Dove镜下的光学同轴和离轴干涉相位成像系统，可以通过BS镜(分光镜)和双Dove镜(道威棱镜)的对光波进行分光和合光，并使分别适用于同轴干涉和离轴干涉，其结构增强了相位成像的稳定性、精确度，并且有效抑制了光学畸变。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。