[發明專利]一種光學圖像記錄演示系統及方法

有效

• 申請號: 201810358519.5
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108594616B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李盛林
• 申請（專利權）人: 廣東理工職業學院
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04;G02B7/00;G03H1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種光學圖像記錄演示系統及記錄方法。該演示系統通過將激光器發出的光分為兩束光波，其中一束光波攜帶物體的信息，另外一束光波經擴束準直后再經過顯微物鏡形成球面光波；球面光波將物體的強度以及位相信息全部記錄在CCD上，并通過計算機進行物體三維圖像的再現，并且能夠保證再現最佳的物體三維圖像。

技術領域

本申請涉及一種顯微圖像的記錄，屬于圖像記錄教學領域。

背景技術

通常的顯微鏡，主要是通過透鏡組獲得，這樣獲得的顯微圖像無法記錄保存，觀察后對圖像的細節很快就記不清楚。隨著半導體技術和激光技術的不斷發展，現階段出現了一種數字顯微鏡，其能夠在獲得成像物體的強度圖像的同時，獲得成像物體的位相圖像，或者說其能夠獲得成像物體的三維圖像，并且能夠將獲得的三維圖像永久的保存。

數字顯微鏡技術又名數字全息術，用CCD采集成像物體的全息圖，將全息圖輸入計算機中，在計算機中利用算法模擬實際的全息圖再現過程，從而在計算機中重建物體的三維圖像。全息圖的再現像相對于普通的數碼相機獲取的圖像，全息圖的再現像除了具有強度圖像外，還有位相圖像，即物體的三維形貌圖像，因此數字全息術中最關鍵的是物體位相信息的重建。現有數字全息術中，大部分采用離軸全息的方式獲得數字全息圖像，離軸全息的記錄系統中，從激光器中出射的激光經分束鏡后分成兩束光，一束經物體(sample)后攜帶物體的信息(因此稱作物光波)，經合束鏡BS后到達CCD靶面，另一束(稱作參考光波)經擴束準直后經反射鏡M2反射，再經合束鏡反射到達CCD靶面與物光波干涉形成干涉圖像(即全息圖)。現有技術中，離軸數字全息主要分為離軸菲涅爾數字全息和離軸無透鏡傅里葉變換數字全息，離軸菲涅爾數字全息的記錄中，參考光采用平面光波，當用平面參考光波記錄數字全息圖時，其記錄系統的結構決定了干涉光場中部分區域干涉條紋頻率低，部分區域頻率高，使得CCD的帶寬不能充分被利用，且記錄距離受到CCD光敏面大小的限制，再現像的分辨率難于提高。

發明內容

本申請提供一種顯微成像系統，采用球面參考光波記錄數字全息圖，從而提高再現像的分辨率。

本申請采用以下技術方案：一種顯微圖像記錄系統，包括激光器1、第一半波片2、偏振分束鏡3、第一反射鏡4、第一擴束準直鏡5、透明物體6、合束鏡7、CCD8、第二半波片9、第二擴束準直鏡10、第二反射鏡11、顯微物鏡12以及計算機13；激光器發出的光束經偏振分束鏡后分為光束A和光束B，光束A經第一反射鏡后進入第一擴束準直鏡后形成平行光照射透明物體形成物光波，該物光波透過合束鏡后達到CCD靶面；經偏振分束鏡后的光束B經過第二半波片、第二擴束準直鏡后經過第二反射鏡反射進入顯微物鏡形成球面參考光波、所述參考光波經合束鏡后到達CCD靶面與物光波形成全息圖；其特征在于：所述CCD記錄的全息圖傳送到計算機并保存，所述計算機可以自動控制合束鏡的轉動，從而控制參考點光源的位置，以獲得最佳全息圖，所述最佳全息圖經重建后能夠獲得的再現像中原始像、共軛像以及中間項剛好分離。

本申請采用球面參考光波記錄全息圖，干涉場的條紋空間頻率相對較低，從而使數字全息圖記錄的采樣條件容易滿足，尤其是按照無透鏡傅里葉變換全息術的方法布置記錄光路時，由于干涉條紋接近于平行且間距相等，可以充分利用CCD的有限帶寬。而且允許的最小記錄距離不受CCD大小的限制，對于微小物體可以以很小的距離記錄全息圖，獲得更多的信息，有利于再現像分辨率的提高，因此用球面參考光波記錄無透鏡傅里葉變換數字全息圖是實現高分辨率成像的有效途徑。

附圖說明

圖1：球面參考光波數字全息記錄的坐標示意圖；

圖2：離軸無透鏡傅里葉變換數字全息記錄系統；

圖3：角度調節自動控制系統

具體實施方式