[發明專利]一種基于雙瞳孔外差計算全息成像系統及方法

在審

• 申請號: 201910324392.X
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109884869A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 王岫鑫;蔣帥帥;蔣宇皓;楊慧君;田銀;趙德春;王偉;李章勇
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04;G03H1/08;G03H1/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于雙瞳孔外差計算全息成像系統及方法，屬于光聲檢測領域。該系統包括He?Ne激光源、擴束鏡、分光鏡I、凸透鏡I、反光鏡I、光瞳I、AOM聲光調制器、反光鏡II、光瞳II、凸透鏡II、分光鏡II、反光鏡III、樣本載物臺、凸透鏡III、光電探測器、乘法器、低通濾波器和計算機單元。本發明通過全息數字成像技術可以記錄細胞的相位信息，獲取細胞最全面的動態信息，包括傳統相差顯微鏡無法獲得的形態學參數，如細胞厚度和體積等。本發明雙瞳孔外差掃描系統成像中可以區分細胞于背景的閾值自動校正，可經過多次曝光成像、重新計算和還原成像，進一步提高圖像清晰度。

技術領域

本發明屬于光聲檢測領域，涉及一種基于雙瞳孔外差計算全息成像系統及方法。

背景技術

隨著計算機和CCD技術的進步而迅速發展起來的數字全息技術，數字全息技術不僅繼承了全息照相可記錄和再現光場相位的優點,而且實現對細胞的光場記錄、存儲和再現的全數字化。醫學常用的細胞顯微鏡觀測需要對細胞進行染色或標記，或通過外界激發光源對細胞成像進行分析，但這些標記以及長時間的曝光往往對細胞有一定的傷害，甚至導致細胞的死亡，使用數字全息顯微鏡(DHM)，以激光為相干光源，利用干涉原理記錄物體波前的相位和振幅信息，通過單個全息樣本，數字重建標本不同深度層次的圖像，并再現標本真實的三維圖像。美國弗吉尼亞州立大學T.C.Poon等人利用馬赫-曾德干涉儀來實現雙光瞳系統。非相干光學系統的脈沖響應(PSF)是非負實數，它對于OTF的振幅和相位產生一定的限制，而使用雙光瞳圖像處理系統能克服PSF的限制。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于雙瞳孔外差計算全息成像系統及方法，對光信號有更強的處理能力，能夠成像出較為復雜和透明度不高的細胞。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于雙瞳孔外差計算全息成像系統，包括He-Ne激光源、擴束鏡、分光鏡I、凸透鏡I、反光鏡I、光瞳I、AOM聲光調制器、反光鏡II、光瞳II、凸透鏡II、分光鏡II、反光鏡III、樣本載物臺、凸透鏡III、光電探測器、乘法器、低通濾波器和計算機單元；

分光鏡I、分光鏡II、反光鏡I、反光鏡II和反光鏡III與水平臺夾角為45°，He-Ne激光源垂直于水平臺，擴束鏡與水平臺保持水平；

AOM聲光調制器放置于分光鏡I和反光鏡II的中點，接收來自分光鏡I的光束，經過AOM聲光調制器后產生頻率不同的光束，并傳遞給反光鏡II；

光電探測器處于正上方設置的凸透鏡III的焦距范圍內，在凸透鏡III正上方放置樣本載物臺；樣本載物臺上放置待測物體；

光瞳I放置于反光鏡I和分光鏡II之間，光瞳II放置于反光鏡II和凸透鏡II之間；

乘法器包括正弦乘法器和余弦乘法器；來自光電探測器的信號經過乘法器后分別得到光外差電信號的正交分量和同向分量；再通過低通濾波器進入計算機單元。

進一步，所述He-Ne激光源波長為632.8nm、功率為1.5mW、腔長250為mm、重復頻率為20Hz。

進一步，所所述光瞳I和光瞳II的光瞳函數p(x,y)，與He-Ne激光源的激光束光強c(x,y)滿足傅里葉變換。

進一步，所述樣本載物臺為透明的玻璃容器，玻璃容器內壁包覆有一層用來減弱光聲波的反射干擾的吸聲材料，玻璃容器表面覆有防止貼附的涂料。

基于所述系統的基于雙瞳孔外差計算全息成像方法，所述方法包括以下步驟：

S1：將待測物體放置在樣本載物臺上，使待測物體的細胞保持在凸透鏡III的焦距范圍內；

S2：啟動He-Ne激光源，以水平方向照射進分光鏡I，實現光的分束；