[發明專利]基于偏振編碼的相襯顯微系統及其成像方法

有效

• 申請號: 202010364960.1
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111505817B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 崔省偉;姚曉天
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/10;G02B21/14;G02B21/36
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 張莉靜

1.一種基于偏振編碼的相襯顯微成像方法，其特征是，包括以下步驟：

(a)設置基于偏振編碼的相襯顯微系統，所述系統包括光源、載物臺、物鏡和CCD圖像傳感器；在所述光源與載物臺之間依次設有第一透鏡和第一偏振片，在所述物鏡與CCD圖像傳感器之間依次設有第二偏振片、四分之一波片、第二透鏡和第三偏振片；

第一透鏡用于將光源發射的入射光形成光強均勻分布的平行光束；所述第一偏振片和第三偏振片均為線偏振片，所述第二偏振片位于物鏡和四分之一波片之間的傅里葉變換平面處，所述第二偏振片的中心位置為豎直方向偏振，第二偏振片的外周位置為水平方向偏振，所述第二偏振片用于將焦點處的低頻信號和焦點外的高頻信號進行偏振調控，使信號具有正交偏振，再利用四分之一波片實現將相位信息編碼到偏振態，最后通過第二透鏡和第三偏振片后用CCD圖像傳感器進行記錄；

(b)光源發射的入射光經過第一透鏡后形成光強均勻分布的平行光束，之后通過第一偏振片，設第一偏振片的偏轉角為θ，角度為θ的線偏振光通過載物臺上的樣品后，忽略樣品對偏振態的影響，表示為：

其中，E_r(x,y)表示參考光，E_o(x,y)表示探測光；

(c)光線在經過物鏡后的傅里葉變換平面時，由于放置了第二偏振片，使得焦點處和焦點外的偏振態相互垂直，因此得到：

其中，PSF(k_x,k_y)表示點擴散函數；

(d)利用快軸方向為45°角的四分之一波片，將相位信息編碼到偏振態，之后通過控制第三偏振片的旋轉角度χ，得到光強：

其中，由式(3)看出，通過改變第一偏振片的偏轉角θ，選擇合適的入射線偏振光的角度，以在第二偏振片調整兩正交偏振光強達到最佳干涉效果，當參考光與探測光的光強接近時，即|E_r(x,y)|sinθ≈|E_o(x,y)|cosθ時，獲得最大的對比度。

2.根據權利要求1所述的基于偏振編碼的相襯顯微成像方法，其特征是，所述光源為單色LED燈光源或者將寬光譜光源利用濾光片得到的光譜寬度為50nm的光源。

3.根據權利要求1所述的基于偏振編碼的相襯顯微成像方法，其特征是，當θ＝0時，由于第二偏振片的中心位置為豎直方向檢偏，僅有攜帶有樣品信息的高頻光通過，即

I(x,y,θ＝0)＝|E_o(x,y)|² (4)，

此時，對樣品進行暗場顯微成像，獲得樣品的散射強度信息。