[發明專利]一種全場超分辨率的數字全息裝置及成像方法

有效

• 申請號: 202011500693.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112596362B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 宋慶和;羅潤秋;夏海廷;郭榮鑫;李俊昌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G03H1/00
• 分類號: G03H1/00;G03H1/08;G02B21/36
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 李丹丹

本發明涉及一種全場超分辨率的數字全息裝置及成像方法，裝置包括：激光器、偏振片、第一分光組件、參考光束的光路組件、物光光束的光路組件、合束組件、采集系統；所述激光器發出的光經過偏振片后由第一分光組件分成兩束光，第一束光經過參考光束的光路組件到達合束組件；第二束光在經過物光光束的部分光路組件時被調制，調制后的光照射被測物體，穿過被測物體的光到達合束組件；到達合束組件的兩束光發生干涉，所述采集系統采集發生干涉的光的全息圖像信息，并處理獲得被測物體像面的強度信息及分辨率信息，上述結構能夠提升數字全息成像的全場超分辨率。

技術領域

本發明涉及數字全息與光學顯微成像領域，具體涉及一種全場超分辨率的數字全息裝置及成像方法。

背景技術

數字全息顯微作為一種可對微觀物體實現連續、快速、非標記定量相位成像的方法，已廣泛應用于對微觀生物及微納材料的無損檢測。通常情況下，隨著數字全息顯微物鏡倍率的提升，觀測范圍會不斷變小，為保證成像系統對微觀被測對象有較好的成像質量，解決視場范圍與成像分辨率之間的矛盾顯得尤為重要。業內人士利用傾斜光或結構光，通過合成多幅圖像的頻譜來擴展單幅圖像的頻域帶寬成為了一種提高成像分辨率的重要辦法。

然而，針對上述方法在被測物體需要實時顯示其形貌時，該方法存在缺點，無法對其進行快速的顯微超分辨成像。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種全場超分辨率的數字全息裝置及成像方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明實施例提供一種全場超分辨率的數字全息成像方法，包括：

S1、將同一光源的出射光分為物光光束和參考光束；

S2、針對物光光束，借助于光調制組件加載N幅不同照明角度的傾斜球面波；

S3、使調制后的物光光束穿透被測物體；

S4、使穿透被測物體的物光光束與參考光束合束而形成N幅全息圖像信息；N大于等于2；

S5、采集所述N幅全息圖像信息并進行頻譜變換處理、傅里葉變換處理以及共軛像處理，獲得被測物體像面的強度信息及全場超分辨率信息。

可選地，N＝6，S2中的N幅傾斜球面波的照明角度依次為：0°、60°、120°、180°、240°、300°。

可選地，S2中傾斜球面波經過被測物體后，獲取全息圖像信息中的復振幅

表示透過被測物體的第i個物光波復振幅；

x_i,yi表示第i個物光波空間橫縱坐標；

M為放大率，j表示值為-1的開方，k為波數；d_i表示像距即圖像采集器到顯微物鏡的距離；

為球面波復振幅，j表示值為-1的開方，k為波數，x、y為空間的橫縱坐標，Δx,Δy為空間內平移的坐標量，z₀表示球面波匯聚在物平面下的距離。

可選地，所述S3包括：

S31、對每幅全息圖像信息進行頻譜變換計算，利用傅里葉變換公式得到：

u和v分別是x和y方向上的空間頻率；

S32、使用預先設置的窗函數獲取每幅全息圖像信息的頻譜中的原始像；