一种具有可变分辨率的数字全息显微镜制造技术

本申请公开了一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，包括：升降台，用于安装相干点光源；相干点光源，用于提供相干光并照射被观测物；被观测物为半透明物体；直接透过被观测物透明区域的光波为参考光；经被观测物衍射的光波为物光；图像传感器，用于记录参考光和物光发生干涉时产生的全息干涉条纹；控制电路，用于控制升降台和图像传感器，以调节显微分辨率和得到被观测物的三维信息。本申请使用相干点光源照射半透明物体，能够缩小全息干涉波前记录距离，使用透过物体的直透光为参考光，经物体衍射后的光波为物光，减小了记录光路的复杂度，并且使用图像传感器和控制电路能够实现高分辨率的三维显微成像，具有体积小、携带方便、结构简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可变分辨率的数字全息显微镜
本专利技术涉及光学显微成像
，特别是涉及一种具有可变分辨率的数字全息显微镜。
技术介绍
全息技术是一种记录“物光”与“参考光”的干涉条纹，进而实现对“物光波前”完整重建的技术。采用全息技术对微小的物体进行显微观测，能够全面的获得被观测物体的光场信息。目前，传统光学显微镜一般是采用物镜和目镜的配合实现对被观测物的放大成像，具有结构复杂、装置笨重、不易携带等特点。同时，传统光学显微镜只能够获取被观测物的明暗图像，其表面高度等三维信息无从而知。因此，如何减小显微镜复杂度、缩小体积、提高三维信息分辨率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，可以实现高分辨率的三维显微成像，且体积小、携带方便、结构简单。其具体方案如下：一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，包括：升降台，用于安装相干点光源，控制所述相干点光源的上下移动；所述相干点光源，用于提供相干光并照射被观测物；所述被观测物为半透明物体；直接透过所述被观测物透明区域的光波为参考光；经所述被观测物衍射的光波为物光；图像传感器，用于记录所述参考光和所述物光发生干涉时产生的全息干涉条纹；控制电路，分别与所述升降台和所述图像传感器连接，用于控制所述升降台和所述图像传感器，以调节显微分辨率和得到所述被观测物的三维信息。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，所述相干点光源、所述被观测物和所述图像传感器的中心点位于同一轴线上。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，所述控制电路具体包括分辨率调节单元和三维信息重建单元；所述分辨率调节单元，用于控制所述升降台，通过调节所述相干点光源与所述被观测物之间的距离实现所述被观测物的放大投影，以调节显微分辨率；所述三维信息重建单元，用于通过波前重建算法完成对所述被观测物的三维重建，以及使用单幅全息图的去共轭算法消除共轭像和直流像。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，还包括：显示器，通过传输电缆与所述控制电路连接。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，还包括：内部安装有所述图像传感器的遮光罩。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，所述遮光罩包括遮光筒和光阑；所述遮光筒，用于防止杂光进入所述图像传感器；所述光阑，与所述图像传感器正对，用于将所述参考光和所述物光进入所述图像传感器。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，还包括：载玻片，用于放置所述被观测物。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，所述相干点光源、所述载玻片、所述被观测物和所述光阑的中心点位于同一轴线上。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，还包括：托盘，用于放置所述载玻片。优选地，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，还包括：支架，用于固定所述托盘和所述遮光罩。本专利技术所提供的一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，包括：升降台，用于安装相干点光源，控制相干点光源的上下移动；相干点光源，用于提供相干光并照射被观测物；被观测物为半透明物体；直接透过被观测物透明区域的光波为参考光；经被观测物衍射的光波为物光；图像传感器，用于记录参考光和物光发生干涉时产生的全息干涉条纹；控制电路，分别与升降台和图像传感器连接，用于控制升降台和图像传感器，以调节显微分辨率和得到被观测物的三维信息。本专利技术提供的上述数字全息显微镜使用单一的相干点光源照射半透明物体，能够极大地缩小全息干涉波前记录距离，使用透过物体的直透光为参考光，经物体衍射后的光波为物光，减小了记录光路的复杂度，并且使用图像传感器和控制电路能够实现高分辨率的三维显微成像，另外，显微镜具有体积小、携带方便、结构简单等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的数字全息显微镜的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的遮光罩的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的数字全息显微镜的光路图；图4为本专利技术实施例提供的数字全息显微镜的成像原理图；图5为本专利技术实施例提供的重建后的物光波的相位解包裹的原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，如图1所示，包括：升降台1，用于安装相干点光源2，控制相干点光源2的上下移动；相干点光源2，用于提供相干光并照射被观测物3；被观测物3为半透明物体；直接透过被观测物3透明区域的光波为参考光；经被观测物3衍射的光波为物光；图像传感器4，用于记录参考光和物光发生干涉时产生的全息干涉条纹；控制电路5，分别与升降台1和图像传感器4连接，用于控制升降台1和图像传感器4，以调节显微分辨率和得到被观测物3的三维信息。在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，使用单一的相干点光源照射半透明物体，能够极大地缩小全息干涉波前记录距离，使用透过物体的直透光为参考光，经物体衍射后的光波为物光，减小了记录光路的复杂度；参考光和物光在图像传感器处发生干涉，其干涉条纹被图像传感器所记录，并记录的图像传输至控制电路中，控制电路可以控制升降台来调节显微分辨率，进而能够实现高分辨率的三维显微成像，并且，显微镜具有体积小、携带方便、结构简单等优点。需要说明的是，被观测物3的透明率需大于60％。进一步地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，相干点光源2、被观测物3和图像传感器4的中心点可以位于同一轴线上，便于相干点光源发出的相干光准确透过被观测物并精确投影至图像传感器中心位置。在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，如图1所示，还可以包括：显示器6，通过传输电缆7与控制电路5连接。该显示器可以显示出重建后的被观测物的全息图像，以及被观测物的三维信息。在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，如图1所示，还可以包括：内部安装有图像传感器4的遮光罩8。如图2所示，遮光罩8可以包括遮光筒81和光阑82；遮光筒81，用于防止杂光进入图像传感器4；光阑82，与图像传感器4正对，用于将参考光和物光进入图像传感器4。在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述具有可变分辨率的数字全息显微镜中，如图1所示，还可以包括：载玻片9，用于放置被观测物3；相干点光源2、载玻片9、被观测物3、光阑82和图像传感器4的中心点均可以位于同一轴线上；如图1所示，还可以包括：托盘10，用于放置载玻片9；支架11，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，其特征在于，包括：升降台，用于安装相干点光源，控制所述相干点光源的上下移动；所述相干点光源，用于提供相干光并照射被观测物；所述被观测物为半透明物体；直接透过所述被观测物透明区域的光波为参考光；经所述被观测物衍射的光波为物光；图像传感器，用于记录所述参考光和所述物光发生干涉时产生的全息干涉条纹；控制电路，分别与所述升降台和所述图像传感器连接，用于控制所述升降台和所述图像传感器，以调节显微分辨率和得到所述被观测物的三维信息。

【技术特征摘要】
1.一种具有可变分辨率的数字全息显微镜，其特征在于，包括：升降台，用于安装相干点光源，控制所述相干点光源的上下移动；所述相干点光源，用于提供相干光并照射被观测物；所述被观测物为半透明物体；直接透过所述被观测物透明区域的光波为参考光；经所述被观测物衍射的光波为物光；图像传感器，用于记录所述参考光和所述物光发生干涉时产生的全息干涉条纹；控制电路，分别与所述升降台和所述图像传感器连接，用于控制所述升降台和所述图像传感器，以调节显微分辨率和得到所述被观测物的三维信息。2.根据权利要求1所述的具有可变分辨率的数字全息显微镜，其特征在于，所述相干点光源、所述被观测物和所述图像传感器的中心点位于同一轴线上。3.根据权利要求1所述的具有可变分辨率的数字全息显微镜，其特征在于，所述控制电路具体包括分辨率调节单元和三维信息重建单元；所述分辨率调节单元，用于控制所述升降台，通过调节所述相干点光源与所述被观测物之间的距离实现所述被观测物的放大投影，以调节显微分辨率；所述三维信息重建单元，用于通过波前重建算法完成对所述被观测物的三维重建，以及使用单幅全息...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海，万秋华，赵长海，卢新然，杜颖财，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22