[發明專利]景深拓展相位物體顯微系統

有效

• 申請號: 201210019732.6
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN103105361A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陳永霖;宋新岳;張奇偉
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;尚群

技術領域

本發明涉及一種相位物體顯微系統，特別是一種可以對一相位物體(phase?object)成像的景深拓展相位物體顯微系統。

背景技術

所謂的相位物體，其例如是細胞的物體，對檢測光線而言是透明物體，但是由于其內部的結構會產生光線的相位變化。因此，要得到相位物體的內部結構需要檢測出光的相位變化，進而轉換成影像對比。也就是說，相位物體的影像是利用光線通過相位物體后因為光程差不同產生明暗對比而成像。

又對于顯微鏡的設計，因為數值孔徑(NA)大的原因，景深都很短。另外共焦顯微鏡雖然可達到景深拓展效果，但需多次分層取像花費太久時間，速度慢。縮小光圈雖然可獲得景深拓展，但也同時讓光通量變小。

當前的相位物體顯微系統大致上是相位對比(Phase?Contrast)的結構，穿透式微分干涉對比(Differential?Interference?Contrast，DIC)的結構，或是反射式微分干涉對比的結構。傳統相位物體顯微系統的影像只有在景深范圍內維持高解析度，超過景深范圍解析度會嚴重下降。傳統結構為了擴展景深，都需要外加一片相位組件，以非軸對稱的方式對波前編碼。

由于相位組件的結構為非軸對稱式，組件加工困難，制作形狀精度較低。除此之外，產生的點擴散函數(Point?Spread?Function，PSF)為非軸對稱，會增加影像還原困難度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可以對相位物體(phase?object)取像的景深拓展相位物體顯微系統，以解決相位物體顯微系統中景深不足的問題，可以使影像在更大范圍內維持高解析度，而讓對比成像效果更加明顯。

所述的相位物體顯微系統，是景深拓展顯微系統的設計，又在顯微系統出瞳處加入軸對稱式的相位編碼組件，使出瞳處波前產生軸對稱的球面像差。

為了實現上述目的，本發明提供了一種景深拓展相位物體顯微系統，其中，包括：

一光學成像模塊，其中在一物鏡組加入一軸對稱相位編碼，使產生軸對稱的一球面像差，以得到具有一預定相似程度的一點擴散函數(PSF)與一景深拓展影像；以及

一相位/光強度轉換模塊，使光線通過一相位物體后因光程差不同所產生的相位變化轉換成具光強度變化的一影像光。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，具有一景深范圍至少為所述的系統的繞射極限景深的兩倍以上。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，所述的球面像差包含至少一第三階球差項。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，所述的軸對稱相位編碼得到所述的點擴散函數產生相似性至少達0.5以上。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，所述的球面像差是可由所述的物鏡組產生，或由外部的一光學組件所產生，所述的光學組件可為相位組件、軸對稱非球面鏡、繞射光學組件、折射率漸變組件或全球面鏡的光學系統。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，所述的相位/光強度轉換模塊為一穿透式微分干涉對比(DIC)模塊，包括

一照明光源，提供一照明光；

一偏極組件，將所述的照明光轉換為一線極化光；

一第一棱鏡組件，將所述的線極化光分離為互相正交的兩個極化光；

一聚光鏡片，將所述的兩個極化光聚集到所述的相位物體，以產生所述的影像光；

一第二棱鏡組件，使所述的兩個極化光組合成一單一光束；以及

一檢偏極組件，接收所述的單一光束，使所述的兩個極化光轉為線性極化光。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，所述的相位/光強度轉換模塊為一反射式微分干涉對比(DIC)模塊，包括

一照明光源，提供一照明光；

一聚光鏡片，將所述的照明光聚集；

一偏極組件，使通過聚光鏡片的所述的照明光轉換為一線極化光；

一個分光鏡，使所述的線性極化光產生反射，往所述的相位物體行進；

一棱鏡組件，使所述的線極化光在第一次通過所述的棱鏡組件時分離為互相正交的兩個極化光，其中所述的兩個極化光行經過所述的物鏡組與所述的軸對稱相位編碼，由所述的相位物體反射后具有對應的一相位差，且再次通過所述的物鏡組、所述的軸對稱相位編碼與所述的棱鏡組件，所述的棱鏡組件使所述的兩個極化光會重新組合稱一單一光束；以及

一檢偏極組件，使正交極化的兩個極化光轉為線性極化光。

上述的景深拓展相位物體顯微系統，其中，所述的相位/光強度轉換模塊為一相位對比模塊，包括