一種多波長相移顯微成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及光學成像領域，尤其涉及的是一種多波長相移顯微成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的光學顯微鏡，只能對微小物體進行二維成像，不能測量生物細胞等微結(jié)構(gòu) 的三維形貌；而共焦顯微鏡雖然分辨率高，但由于要對生物樣品做標定，會對其產(chǎn)生影響， 不利于無損觀測的需要。
[0003] 全息相位顯微測量作為一種顯微成像技術(shù)，具有無損、同時獲取物體強度和相位 分布的特點，而活體生物細胞一般為透明結(jié)構(gòu)，因此其相位圖像方能提供更多獨特的信息。 不同于已有的顯微成像方法，全息相位測量技術(shù)不需要對活體生物樣品進行標記、固定等 處理就可獲得觀察對象定量的振幅和相位分布，從而實現(xiàn)對透明生物樣品的成像并進行定 量分析。此技術(shù)還可以實現(xiàn)對生物樣品形態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，繼而可能用于獲取細胞動態(tài)特性、 細胞間的相互作用以及細胞對藥物的反應等信息，可以為早期醫(yī)學診斷和藥物設計等提供 一定的分析評價依據(jù)。也可以用于定量測量微光機電系統(tǒng)的表面結(jié)構(gòu)（如：區(qū)域輪廓、缺陷 孔、突起、裂縫、面形誤差等），為生產(chǎn)加工提供高精度、無損快捷的測量手段，具有廣闊的應 用前景。
[0004] 然而這種全息相位測量技術(shù)仍然有其局限性，由于該技術(shù)光源使用的是單一波長 的相干光源，單波長干涉全息圖再現(xiàn)的復振幅光場中的解調(diào)相位信息是通過計算反正切函 數(shù)得到的，即所得到的相位都折疊在（-JT，JT]之間，使得測量范圍限制在光源波長的范圍 內(nèi)，當光經(jīng)過物體后產(chǎn)生的光程差大于所用的記錄光波波長時，其真實的相位將超出此范 圍，引起包裹相位的混疊；當物體存在較大形變或者表面形貌復雜時，現(xiàn)有的一些解包裹方 法不能很好的求解出包裹相位，將不能得到物體真實的相位信息。
[0005] 因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種多波長相移顯微成像系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的全息 顯微鏡結(jié)構(gòu)復雜，采用單波長光源導致包裹相位的混疊，不能得到物體真實的相位信息的 問題。
[0007] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0008] 一種多波長相移顯微成像系統(tǒng)，其包括米勞干涉裝置、白光光源、準直透鏡、分光 平板、成像透鏡、圖像接收裝置、圖像處理終端、壓電陶瓷、壓電陶瓷控制器和樣品臺，所述 米勞干涉裝置包括至上而下依次設置的第一顯微物鏡、第二顯微鏡、反射鏡和平面分光鏡， 所述準直透鏡將白色光源的光擴束，送入分光平板中，所述分光平板一側(cè)設置有米勞干涉 裝置，另一側(cè)設置有成像透鏡，所述成像透鏡的后端設置圖像接收裝置，所述圖像接收裝置 連接圖像處理終端，所述圖像處理終端連接壓電陶瓷控制器，所述壓電陶瓷控制器連接壓 電陶瓷，所述壓電陶瓷設置在米勞干涉裝置上，所述圖像處理終端通過壓電陶瓷控制器控 制設置在米勞干涉裝置上的壓電陶瓷發(fā)生位移運動，實現(xiàn)獲取多波長的干涉條紋信息，所 述樣品臺設置在米勞干涉裝置下方。
[0009] 所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像接收裝置為彩色圖像傳感器。
[0010] 所述的系統(tǒng)，其中，所述白光光源可替換為多個單色光源組成，所述多個單色光源 的光束通過分光棱鏡后親合成多波長光源。
[0011] 所述的系統(tǒng)，其中，所述白光光源為白光LED光源。
[0012] 本實用新型的有益效果：本實用新型通過多波長干涉測量可以克服單一波長干涉 測量中的相位混疊問題，其實質(zhì)是通過兩個單波長下的包裹相位圖合成新的相位圖，而新 相位圖相當于一個更大的等效波長所得到的，因此當光經(jīng)過物體產(chǎn)生跳變的最大光程差小 于這個等效合成波長時，將不會出現(xiàn)混疊的包裹相位。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型中多波長相移顯微成像系統(tǒng)示意圖。
[0014] 圖2是本實用新型提供的成像系統(tǒng)另一種實施方式示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施 例對本實用新型進一步詳細說明。
[0016] 現(xiàn)有的基于同軸干涉的多波長測量方法結(jié)構(gòu)簡單，通常需要對多個波長下的干涉 全息圖進行分別記錄，也就是必須采集多次單波長的干涉條紋圖，但是這種方法需要多次 采圖，每次采圖的條件不一樣的話必然會對測量的結(jié)果帶來誤差，因此不太實用，市面上沒 有基于此結(jié)構(gòu)的顯微鏡產(chǎn)品；基于離軸干涉的測量方法通常要對全息圖進行頻域分解運 算，然后再分別提取、計算出單波長下的包裹相位信息，來得到等效合成波長的相位信息， 此離軸干涉系統(tǒng)可以同時采集多波長干涉全息圖，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、算法較為復雜，典型的產(chǎn) 品如瑞士 Lyncee Tec公司的R2100和R2200系列。
[0017] 本實用新型結(jié)合上述兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點，提供了一種基于同軸干涉的多波長相 移顯微成像方法及系統(tǒng)，對于降低測量系統(tǒng)的復雜性、提高測量精度效果明顯。
[0018] 如圖1所示，本實用新型提供的多波長相移顯微成像系統(tǒng)包括米勞干涉顯微裝置 9、白光光源1、準直透鏡2、分光平板3、成像透鏡10、圖像接收裝置11、圖像處理終端14、壓 電陶瓷12、壓電陶瓷控制器13和樣品臺8 ;所述米勞干涉裝置包括至上而下依次設置的第 一顯微物鏡4、第二顯微鏡5、反射鏡6和平面分光鏡7。所述準直透鏡2將白色光源1的光 擴束，送入分光平板3中，所述分光平板3 -側(cè)設置有米勞干涉顯微裝置9,另一側(cè)設置有成 像透鏡10,所述成像透鏡10的后端設置圖像接收裝置11，所述圖像接收裝置11連接圖像 處理終端14,所述圖像處理終端連接壓電陶瓷控制器13,所述壓電陶瓷控制器13連接壓電 陶瓷12,所述壓電陶瓷12設置在米勞干涉裝置9上，所述樣品臺8設置在米勞干涉顯微裝 置9下方。
[0019] 其工作原理為：白光光源1發(fā)出的光束經(jīng)過準直透鏡2后，光束得到擴束準直后經(jīng) 過分光平板3進行分光，然后光束進入米勞干涉顯微裝置9 一直經(jīng)過樣品臺8反射回來，并 攜帶樣品信息的全息干涉條紋經(jīng)成像透鏡10傳入圖像接收裝置11中記錄為數(shù)字圖像，最 后通過圖像處理終端14進行數(shù)值運算和圖像處理。其中，所述圖像接收裝置為彩色圖像傳 感器。
[0020] 當接收到的圖像需要調(diào)整時，圖像處理終端14驅(qū)動壓電陶瓷控制器13對壓電陶 瓷12進行控制，通過控制壓電陶瓷12的微小位移，使米勞干涉顯微裝置9內(nèi)部透鏡的距離 發(fā)生變化，從而引起兩光束的光程差變化，最終產(chǎn)生相移干涉。所述樣品臺8還可進行三維 調(diào)節(jié)，用于控制聚焦位置。由于米勞干涉顯微裝置9的使用，使得多波長干涉光路結(jié)構(gòu)更加 緊湊，小巧。
[0021] 對于此同軸干涉全息光路，具體是包含物體三維信息的物光波與經(jīng)過米勞干涉裝 置9內(nèi)的反射鏡6的參考光波之間發(fā)生的干涉，干涉強度分布可以表不為：
【主權(quán)項】
1. 一種多波長相移顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，包括米勞干涉裝置、白光光源、準直透 鏡、分光平板、成像透鏡、圖像接收裝置、圖像處理終端、壓電陶瓷、壓電陶瓷控制器和樣品 臺，所述米勞干涉裝置包括至上而下依次設置的第一顯微物鏡、第二顯微鏡、反射鏡和平面 分光鏡，所述準直透鏡將白色光源的光擴束，送入分光平板中，所述分光平板一側(cè)設置有米 勞干涉裝置，另一側(cè)設置有成像透鏡，所述成像透鏡的后端設置圖像接收裝置，所述圖像接 收裝置連接圖像處理終端，所述圖像處理終端連接壓電陶瓷控制器，所述壓電陶瓷控制器 連接壓電陶瓷，所述壓電陶瓷設置在米勞干涉裝置上，所述圖像處理終端通過壓電陶瓷控 制器控制設置在米勞干涉裝置上的壓電陶瓷發(fā)生位移運動，實現(xiàn)獲取多波長的干涉條紋信 息，所述樣品臺設置在米勞干涉裝置下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像接收裝置為彩色圖像傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述白光光源可替換為多個單色光源組 成，所述多個單色光源的光束通過分光棱鏡后親合成多波長光源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述白光光源為白光LED光源。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多波長相移顯微成像系統(tǒng)，包括米勞干涉裝置，所述米勞干涉裝置進一步包括至上而下依次設置的第一顯微物鏡、第二顯微鏡、反射鏡和平面分光鏡，所述準直透鏡將白色光源的光擴束，送入分光平板中，所述分光平板一側(cè)設置有米勞干涉裝置，另一側(cè)設置有成像透鏡，所述成像透鏡的后端設置圖像接收裝置，所述圖像接收裝置連接圖像處理終端，所述圖像處理終端連接壓電陶瓷控制器，所述壓電陶瓷控制器連接壓電陶瓷，所述壓電陶瓷設置在米勞干涉裝置上，所述圖像處理終端通過壓電陶瓷控制器控制設置在米勞干涉裝置上的壓電陶瓷發(fā)生位移運動，實現(xiàn)獲取多波長的干涉條紋信息，所述樣品臺設置在米勞干涉裝置下方。采用本實用新型能夠在緊湊的光路結(jié)構(gòu)中，快速獲取并分析物體的表面形貌和結(jié)構(gòu)，獲得物體更大范圍，更高精度的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
【IPC分類】G06T7-00, G01N21-88, G01B9-021, G01N21-01
【公開號】CN204388780
【申請?zhí)枴緾N201420779546
【發(fā)明人】趙暉, 王翰林, 劉滿林, 劉俊, 張浠, 安昕
【申請人】佛山市南海區(qū)歐譜曼迪科技有限責任公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月10日