一种光学显微成像系统及成像方法

摘要

一种光学显微成像系统及成像方法，属于光学显微镜领域，该系统包括激光器、半波片、偏振分束棱镜、扩束准直器、显微物镜、反光镜、合束镜、CCD以及计算机。激光器发出激光后，偏振分束棱镜分为两束光，其中一束光透射透明物体，所述两束光经合束镜后在CCD上干涉成像，CCD将获得的图像传输到计算机中，并且在计算机中通过数字重建，获得物体的显微强度图像和位相图像，从而获得物体的三维显微图像。

主权项

一种利用光学显微成像系统获取显微图像的方法：其中所述光学显微成像系统包括光源，图像获取单元和图像处理单元；所述光源为激光器，所述图像获取单元包括第一和第二半波片、偏振分束棱镜、第一和第二扩束准直器、第一和第二显微物镜、第一和第二反光镜、合束镜、CCD；图像处理单元包括计算机；其特征在于：激光器产生激光，激光经第一半波片，通过偏振分束棱镜后分为光束A和光束B，光束A经第一反射镜反射进入第一扩束准直器成为第一平行光，所述第一平行光照射透明物体并透过所述透明物体后进入第一显微物镜，通过第一显微物镜后，经所述合束镜到达CCD靶面上，所述透明物体通过第一显微物镜成像在CCD靶面上，光束B经过第二半波片后通过第二扩束准直器成为第二平行光，所述第二平行光经第二反射镜反射进入第二显微物镜，通过第二显微物镜后，经合束镜到达CCD靶面上，与所述透明物体通过第一显微物镜在CCD靶面上所成的像发生干涉，形成干涉图像；所述CCD采集到的图像被传输到计算机；所述方法包括以下步骤：1)开启激光器，产生的激光经第一半波片，偏振分束棱镜后，分为光束A和光束B；2)通过第一反光镜和第二反光镜反射使得光束A和光束B垂直相交，在相交处放入合束镜，使得光束A和光束B经合束镜后重合为一束光；3)在第一反光镜后依次放入第一扩束准直器、透明物体和第一显微镜，调节第一扩束准直器，使得光束A经第一扩束准直器后成为第一平行光，利用第一平行光照射透明物体；使得透明物体通过第一显微物镜成像，将CCD置于所述像所在的位置；4)在第二反光镜之前放入第二扩束准直器，在第二反光镜之后放入第二显微镜，调节第二扩束准直器，使得光束B经第二扩束准直器后成为第二平行光，利用第二反光镜将第二平行光导入第二显微物镜；5)旋转合束镜，使得光束A倾斜入射合束镜；6)通过CCD采集光束A和光束B在CCD靶面上形成的图像，所述图像传输到计算机，所述图像为全息图；7)对所述全息图进行傅里叶变换，得到其频谱；用窗口滤波，将零级频谱和负1级频谱滤除，剩余正1级频谱；8)对正1级频谱进行逆傅里叶变换得到成像物体的再现像，该再现像包括强度图像和包裹位相图像；9)对上述包裹位相图像进行位相解包裹，获取成像物体的解包裹位相图像，即物体的形貌图像；10)在上述解包裹位相图像的边缘部分中选取一部分噪声小的区域，并在该区域上建立X轴，以及与其垂直的Y轴；沿X轴提取一定数量的位相数据，同时沿Y轴提取与X轴上位相数量对应的位相数据；对提取的位相数据基于最小二乘法进行线性拟合，分别得到X轴和Y轴方向的各项拟合系数，从而获得实际的位相失真表达式，即位相掩膜；将得到的位相掩模与步骤9)中获得的解包裹位相图像相减，从而获得消除了位相失真的位相图像，即物体的三维形貌图像。