[发明专利]基于结构光相移的相位检测方法、电子装置及介质

说明书

本发明公开了一种基于结构光相移的相位检测方法、电子装置和介质，方法包括：启动激光发射器，发射两束参考光在样品表面生成干涉场；控制两束参考光相位相等，扫描干涉场，得到第一个干涉场的强度信息；使两束参考光的初始相位向前移动π/2，扫描干涉场，得到第二个干涉场的强度信息；使两束参考光的初始相位再次向前移动π/2，扫描干涉场，得到第三个干涉场的强度信息；使两束参考光的相位再次向前移动π/2，扫描干涉场，得到第四个干涉场的强度信息；使用第一个、第二个、第三个、第四个干涉场的强度信息计算待测光场的相位分布；本发明的基于结构光相移的相位检测方法，具有功能更加丰富、测量系统更加简洁，相位恢复方法更加精确的优点。

技术领域

本发明涉及显微成像领域，尤其涉及一种基于结构光相移的相位检测方法、 电子装置及介质。

背景技术

光学显微成像是一种检测微观物体和参数的成像技术，其发展至今，理论 和技术层面都十分成熟，被广泛地应用在物理、化学、生物等各个领域中。光 的强度、相位以及偏振等信息的测量是光学成像技术得以获取待测物体信息的 重要手段，其中基于强度检测的光学成像技术历史悠久，技术开发相对比较成 熟。但是，随着纳米时代的到来，人们在科学与技术研究中向更小的尺度与低 维空间推进，纳米级物体的精确检测与成像成为迫切需求，但传统的光学显微 成像技术分辨率受到光学衍射极限的限制已经越来越难以满足研究者们的需求； 另外，强度作为光的基础物理量之一，是大部分传统光学成像技术进行信息获 取的途径，然而强度并不能够完全体现光物理特性，因此对待测物的信息传递 是有限的，例如基于强度探测的成像技术对于待测物的厚度，材质、光学折射 率等复杂信息是很难得知的。这些问题使得基于强度检测的传统显微成像技术 在更高精度、更复杂参量的成像技术上难以有所突破。随后，一些能够大幅提 高光学成像性能的显微成像技术应运而生，例如近场扫描光学显微镜 (Near-field Scanning Optical Microscopy,NSOM)，它通过靠近物体表面的纳 米级别探测器，即探针与沉积在表面上的亚波长尺寸物体耦合后收集或发射光 子，从而将携带更多信息的近场束缚场转化到远场进行收集，然后通过精确的 扫描和反馈测得近场待测物的相关信息，其分辨率可达几十纳米。然而，目前 大多数NSOM仍然是以强度测量为基础的，因此想要获取样品更加丰富的信息， 仍然面临挑战。

相位作为光的基本物理特性之一，反映了光场的时空特性，能够测得相位 就能够掌握光场的大量信息，从而拓宽人们对光的应用场景，因而逐渐受到光 学成像技术领域相关研究的关注。以相位检测为基础的显微成像目前主要通过 和其他成像技术相结合而应用于生物成像领域，例如，生物医学研究上，通过 结合组织近红外光谱学技术(NIRS)，研究了一种用近红外光学相干相位阵列 调制法探测生物组织非均匀性(肿瘤)的新方法，通过这种方法成像的生物组 织细胞图能够较好地反映其中光场分布与组织特性之间的相互关系。在自由空 间中获取光学相位信息相对比较容易，主要是利用结构光场和样品信息进行干 涉调制，例如莫尔轮廓技术，条纹投影轮廓术等。但是在近场范围获取光学相 位信息是比较困难的，目前能测量光场相位的技术是以NSOM为基础进行外差 干涉进行调制和解调。这项技术需要引入比较复杂的干涉系统，对相位的提取 需要严苛的解调方式，其应用范围受到很大的限制。综上，发展功能更加丰富、 测量系统更加简洁、相位恢复方法更加精确的相位检测技术具有十分深远的科 学意义和巨大的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于结构光相移的相位检测方法、电子装 置和介质，具有功能更加丰富、测量系统更加简洁，相位恢复方法更加精确的 优点。