[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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本發明提供的是一種基于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。本發明主要提供一種基于F?P腔的相移相位顯微成像新方法，相比傳統的顯微成像方法，具有更高的靈敏度。本發明具有結構簡單、靈敏度高、測量精確的優點。本發明可用于光學透明物體的高分辨率三維顯微成像，可廣泛應用于微小生物的無損、無標記、非接觸式的三維層析成像等。

(一)技術領域

本發明涉及的是一種基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，可用于光學透明物體的高分辨率三維顯微成像，可廣泛應用于微小生物的無損、無標記、非接觸式的三維層析成像等，屬于顯微成像技術領域。

(二)背景技術

待測樣品的三維折射率分布，是其一種重要的固有屬性，對于光學透明的待測樣品來說，三維折射率分布，可以反映樣品的微結構、密度等信息，因此要實現無損、無標記、非接觸式的三維層析成像。

在當代的生命科學研究中，通常采用熒光成像對待測樣品進行標記。但是在進行標記的過程中，會對待測樣品本身產生一定的影響，從而會影響最終的研究結果。而數字全息層析成像技術是一種新型的無損、無標記、非接觸式的新型成像技術，可以重建得到待測樣品的三維折射率分布信息，是近年來的一個研究熱點。

數字全息層析成像技術結合了數字全息顯微成像技術和計算機斷層掃描技術，是近年來提出的新技術。近年來，雖然提出了多種應用數字全息層析成像技術的成像方法，但是大部分的思路都是結合馬赫曾德爾干涉光路進行數字全息記錄。

馬赫曾德爾干涉光路成像所用的器件更多，系統穩定性要求更高，操作成為復雜。基于馬赫曾德爾干涉光路的方法，對器件的要求更高，而且光路更為復雜且難以調試，因此迫切需要一種新的成像方法，其所用器件更少，光路更為簡單，系統穩定性更高，操作更為簡便，而且對待測樣品測量的靈敏度更高，成像分辨率更高。

本發明提出了一種基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，本發明采用F-P腔干涉光路，其光路簡單，所用的器件更少，因此系統的穩定性更高。從原理上來說，光束在F-P腔多次反射，并多次經過待測樣品，光程差依次累積，因此測量的靈敏度更高。F-P腔干涉形成的全息圖，精細度相比馬赫曾德爾干涉更高，全息圖的記錄更為精確。基于F-P腔的數字全息記錄光路屬于同軸數字全息技術，不受分辨率的限制，但是會受到零級衍射像和共軛像的干擾，因此在本發明中采用相移干涉技術，可以解決零級衍射像和共軛像干擾的問題。

專利CN201310082100.9公開了一種數字全息成像在線重構顯示系統及方法，其特點是采用了馬赫曾德爾干涉數字全息記錄光路，相比本發明提出的基于F-P腔的相移相位顯微成像新方法，本發明提出的新方法，測量靈敏度更高。

專利CN201610911993.7公開了一種雙波長相位顯微成像系統和方法、以及對應相位恢復方法，其特點是采用馬赫曾德爾干涉光路來實現雙波長同軸相移干涉顯微系統，與本發明有著本質性的區別，相比本發明提出度新方法，也沒法本發明的測量靈敏度高。

專利CN201710518263.5公開了一種三折射率層析顯微成像系統及其方法，其雖然可以還原出樣本的三維折射率信息，但是在成像光路上，與本發明有著本質區別，且所需器件更為復雜。

專利CN201710904860.1公開了一種光學相干斷層掃描成像系統，該成像系統采用了馬赫曾德爾干涉光路，其特點是采用了光纖來簡化系統，降低成本，但是相比F-P腔的光路結構，仍然較為復雜。

專利CN201810145657.5公開了一種高分辨率數字全息衍射層析成像，其特點是采用馬赫曾德爾干涉光路結構，利用合成孔徑方法得到N幅合成高分辨率全息圖，進而獲得被測樣品的高分辨率三維折射率再現。相對來說，結構更為復雜，與本發明專利有著本質區別。