[發明專利]一種旋轉調節式透反兩用型全息顯微儀

在審

• 申請號: 202210950217.3
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115826381A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 劉蕓;劉雨萌;吳曉強;康琦;焦明星;邢俊紅
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G03H1/00
• 分類號: G03H1/00;G03H1/04
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 李瀟

本發明公開了一種旋轉調節式透反兩用型全息顯微儀，包括氦氖激光器、保偏光纖分束器，氦氖激光器設置在保偏光纖分束器的前端，保偏光纖分束器設置在參考光系統和物光傳輸系統前端，氦氖激光器發出激光并經過保偏光纖分束器分束，分別通過參考光系統和物光傳輸系統，并通過旋轉切換裝置切換測量模式，之后通過激光合束裝置合束；參考光系統和物光傳輸系統合光后依次設置有分光棱鏡、準直透鏡、CMOS相機，參考光和物光在分光棱鏡處合束向上通過準直透鏡，CMOS相機記錄干涉全息圖。本發明通過一套旋轉切換裝置，使光路同時兼顧透射和反射兩種測量模式，避免光學元件插入移出光路時不利于儀器集成的缺點。

技術領域

本發明涉及數字全息顯微技術領域，具體為一種旋轉調節式透反兩用型全息顯微儀。

背景技術

數字全息顯微技術具有全場、無侵入、實時、高精度定量測量的優點，適合于微結構物體三維形貌的定量測量，隨著該技術逐漸成熟，其應用越來越廣泛，迫切需求數字全息顯微技術進一步儀器化。目前國外一些公司已取得突破性進展，商業化產品已經問世，雖然國內部分高校也研制了數字全息顯微測量設備，但尚處于實驗室階段，距離產品化還有一定的差距。瑞士的Lyncée tec公司最早推出商用化數字全息顯微鏡產品【Lyncéetec.Holographic profilometry[OL]】，分為透射式和反射式兩類，其透射式結構數字全息顯微鏡可以對透明或半透明的微結構樣本進行測量，反射式結構數字全息顯微鏡可以測量表面全反射或部分反射的樣本。比利時Ovizio公司推出iLineM系列實時無標記三維全息活細胞成像儀器【Ovizio Company.Ovizio imaging systems[OL]】，該儀器只用于透射式細胞樣本的形態分析。國內北京工業大學開發了一套倒置式數字全息顯微鏡【張亦卓.生物樣品的數字全息顯微相襯成像技術研究[D].北京:北京工業大學,2012.】，其物光和參考光均采用光纖來傳光，物光采用倒置的立式光路結構，物光經光纖準直器準直后，自上而下通過樣品、載物臺和顯微物鏡，在合束晶體處與參考光發生干涉，該裝置集成度高、體積小。南京理工大學開發的數字全息顯微成像裝置【陳錢,孫佳嵩,左超等.基于遠心光學結構的透射式數字全息顯微成像裝置:中國,105242512A[P].2016-01-13.】，由于使用了遠心光路結構，消除了光學系統中大部分的相位畸變，測量精度得到提高。但是這幾種儀器僅支持單一模式的測量光路，無法實現振幅型樣本和相位型樣本的同時測量。

綜上，雖然國內外開發的數字全息顯微裝置發展較為成熟，但多為單一測量模式，缺少針對多用途樣本測量的通用化產品。因此，本發明基于馬赫-曾德干涉儀光路，設計了一種通過旋轉切換裝置調節透射和反射兩種模式的高集成化數字全息顯微測量儀，本測量裝置從多類型樣本測量及便于集成化的角度出發，結構設計緊湊，透反測量模式轉換便捷，從而實現對各類型微結構樣本的三維形貌測量。

發明內容

本發明是基于馬赫-曾德光路結構提出的一種旋轉調節式透反兩用型全息顯微儀，其目的是解決目前國內外數字全息顯微儀只具有透射式或反射式一種模式，不適于測量不同類型樣本的技術不足，利用一套旋轉切換裝置，通過齒輪機構旋轉直角棱鏡改變光路中光束方向，使裝置在透射和反射模式之間切換，實現一臺儀器集成透射和反射兩個測量模式的功能，具有集成化高、成本低的優勢。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種旋轉調節式透反兩用型全息顯微儀，包括氦氖激光器、保偏光纖分束器，所述氦氖激光器設置在保偏光纖分束器的前端，所述保偏光纖分束器設置在參考光系統和物光傳輸系統前端，所述氦氖激光器發出激光并經過保偏光纖分束器分束，分別通過參考光系統和物光傳輸系統，并通過旋轉切換裝置切換測量模式，之后通過激光合束裝置合束；參考光系統和物光傳輸系統合光后依次設置有分光棱鏡、準直透鏡、CMOS相機，參考光和物光在分光棱鏡處合束向上通過準直透鏡，CMOS相機記錄干涉全息圖。