[發明專利]基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法

有效

• 申請號: 201911090469.8
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN111025874B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 苑立波;孟令知;李晟
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G03H1/00
• 分類號: G03H1/00;G03H1/04;G03H1/22;G01B9/021
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，其特征是：它包括基于F-P腔的數字全息圖記錄、相移法計算相位分布、解包裹、三維相位分布重建和三維折射率轉換，在F-P腔中放入待測樣品，在θ＝0時，通過計算機控制鋯鈦酸鉛壓電陶瓷換能器PZT作為相移工具，改變F-P腔的腔長，記錄含有待測樣品信息的最優的數字全息圖，獲得N幅相移全息圖，得到N幅透射光的光強分布，代入推導公式

其中，I_i為N幅相移全息圖中第i幅的光強分布，δ為相位分布，可以得到相應角度時只含有待測樣品信息的相位分布δ，對相位分布進行解包裹處理，旋轉待測樣品，記錄不同角度時的N幅相移全息圖，依次代入推導公式(1)得到該角度時的只含有待測樣品信息的相位分布，對所有角度的相位分布做iRadon變換，即可重建待測樣品的三維相位分布δ(x,y,z)，由轉換公式

其中，n(x,y,z)為待測樣品內部的折射率分布，z軸是光束傳播的方向，λ為光源的波長，n₀為周圍的環境介質的折射率，可以轉換得到待測樣品的高分辨率三維折射率分布n(x,y,z)。

2.根據權利要求1所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，其特征是：適用于包括基于F-P腔的數字全息記錄光路、待測樣品、控制模塊和計算顯示模塊的測量系統，所述基于F-P腔的數字全息記錄光路包括光源，擴束器，F-P腔，鋯鈦酸鉛壓電陶瓷換能器PZT，顯微物鏡，圖像采集器，所述待測樣品為光學透明物體，所述控制模塊由計算機、儀器控制單元和儀器控制接口組成，對PZT、圖像采集器、旋轉控制平臺進行控制和操作，完成包含待測樣品信息的數字全息圖記錄，所述計算顯示模塊，對記錄的數字全息圖進行程序處理，并在線顯示待測樣品的三維折射率分布信息。

3.根據權利要求2所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，所述待測樣品位于數字全息記錄光路中的F-P腔中。

4.根據權利要求2所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，F-P腔的腔長大于待測樣品的直徑，F-P腔的界面反射率在0～1之間。

5.根據權利要求2所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，F-P腔具有不同長度的腔長，并且可以通過計算機控制PZT作為相移工具，改變F-P腔的腔長。

6.根據權利要求1所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，待測樣品可以是具有任意三維折射率分布的光學透明物體。

7.根據權利要求1所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，相移步數為3，4，5，…，N-1，N步。

8.根據權利要求1所述的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，主要包括以下步驟：

第一步：在F-P腔中放入待測樣品，

第二步：控制模塊控制PZT工作，記錄該角度時放入待測樣品后透射光的最優數字全息圖，并截取一定大小，獲得N幅相移全息圖，

第三步：N幅相移全息圖，代入推導公式(1)得到其相位分布，

第四步：對相位分布進行解包裹處理，得到該角度只含有待測樣品信息的相位分布，

第五步：控制模塊控制旋轉控制平臺，使待測樣品轉動一周，依次重復第二步～第四步，即可得到待測樣品不同角度時各個截面上的相位分布，

第六步：通過計算顯示模塊，依次將各個截面上所有角度的待測樣品的相位分布，進行iRadon變換，即可重建得到待測樣品的三維相位分布δ(x,y,z)，

第七步：根據轉換公式(2)，可轉換得到待測樣品的高分辨率三維折射率分布，通過計算顯示模塊，即可在線顯示待測樣品的高分辨率三維折射率分布n(x,y,z)。