一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置，属于成像设备技术领域，解决了现有设备解调实时性较差的问题，本实用新型专利技术包括沿光路依次设置的光源组、待测样品、第二显微物镜、分光元件、偏振分光元件、耦合透镜和光电探测器，所述光源组包括三个用于产生不同波长光束的照明光源，所述光电探测器包括面阵彩色相机，所述光源组包括激光光源、LED灯光源或汞灯光源中的一种或多种，所述分光元件为分光棱镜、分光薄膜或分光平片，所述偏振分光元件为偏振分光棱镜或沃拉斯顿棱镜。本实用新型专利技术用于结合偏振调制技术将结构光数字全息测量中的相移和结构光旋转过程简化，进一步提高结构光数字全息的时间分辨率。结构光数字全息的时间分辨率。结构光数字全息的时间分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置


[0001]本技术属于超分辨成像设备
，具体涉及一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置。

技术介绍

[0002]微纳结构因其尺度细微产生的众多优良理化特性，被广泛应用于电子信息、国防军工和生物医学等众多领域。为了寻求更加优异的性能，微纳结构的尺度已由微米量级发展至纳米量级。数字全息作为一种微纳光学测量手段，相较于其他测量方法免去了扫描步骤，可实现面形信息的快速构建，是一种有效的微纳结构的高精度三维形貌表征手段。数字全息作为光学手段存在衍射受限，其横向分辨率仅能达到300nm左右。如何突破衍射极限，提升数字全息系统的分辨率，一直是检测领域关注的难点问题之一。
[0003]多年来，研究人员相继提出了一系列突破衍射极限的光学测量手段，其中结构光照明超分辨凭借其装置简单、面快速成像的优势已成为光学显微超分辨成像方面应用最多的技术之一。
[0004]为了提升数字全息的测量分辨率，研究者将结构光照明超分辨技术结合到数字全息测量光路中，能够将数字全息分辨率提升一倍，形成了全新的结构光数字全息显微方案。但该方案为实现超分辨信息的解调和各向同性，需要采集多幅相移结构光数字全息图。研究者提出了许多无相移的测量方案，配合并后续解调算法以提升测量系统的测量效率。然而，以前提出的方案在无相移的过程中，基本都是通过迭代算法对混叠频谱进行解调，实时性较差。现有测量系统存在的问题限制了结构光数字全息在高速三维超分辨测量领域的应用。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于：r/>[0006]为解决上述问题，提供一种瞬态结构光数字全息超分辨成像方法，在不改变原有解调算法的基础上，通过波长复用手段，结合偏振调制技术将结构光数字全息测量中的相移和结构光旋转过程简化，进一步提高结构光数字全息的时间分辨率。
[0007]本技术采用的技术方案如下：
[0008]一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置，包括沿光路依次设置的光源组、待测样品、第二显微物镜、分光元件、偏振分光元件、耦合透镜和光电探测器，所述光源组包括三个用于产生不同波长光束的照明光源，所述光电探测器包括面阵彩色相机，所述光源组包括激光光源、LED灯光源或汞灯光源中的一种或多种，所述分光元件为分光棱镜、分光薄膜或分光平片，所述偏振分光元件为偏振分光棱镜或沃拉斯顿棱镜。
[0009]进一步地，所述光源组包括固体激光器、氩离子激光器和氦氖激光器，所述固体激光器的光路上设置有第一反射镜，所述氩离子激光器的光路上设置有第一分光棱镜，所述氦氖激光器的光路上设置有第二分光棱镜。
[0010]进一步地，所述第二分光棱镜的出射光路上分别设置有第一扩束准直镜和线偏振片，所述线偏振片的光路上依次设置有第二扩束准直镜和第二反射镜，所述分光元件设置于第二反射镜的反射光路上。
[0011]进一步地，所述第一扩束准直镜的出射光路上依次设置有第三分光棱镜、第四分光棱镜，所述第三分光棱镜旁还设置有60
°
相位光栅和红色带通滤波片，所述第四分光棱镜旁分别设置有0
°
相位光栅和蓝色带通滤波片、120
°
相位光栅和绿色带通滤波片。
[0012]进一步地，所述第四分光棱镜的出射光路上依次设置有聚焦透镜、滤光片和第一显微物镜，所述第一显微物镜的出射光路上设置所述待测样品。
[0013]综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：
[0014]本技术的装置，在不改变原有解调算法的基础上，通过波长复用手段，结合偏振调制技术将结构光数字全息测量中的相移和结构光旋转过程简化，进一步提高了结构光数字全息的时间分辨率，该装置将进一步扩展结构光数字全息测量技术的应用领域，同时也为日益迫切的三维微纳结构检测需求提供新的解决方案，促进微纳技术的持续发展。
[0015]本技术采用波长复用、偏振调制的结构光光场照明，通过偏振分光元件实现空间相移，配合彩色相机完成多方向高频信息解耦，最后利用基于相移的结构光超分辨解调算法实现三维超分辨成像。相比于传统结构光数字全息装置，该装置能提升六倍的采集效率，有效实现了三维超分辨信息的瞬态测量。
附图说明
[0016]图1为本技术的装置原理图；
[0017]图2为本技术的装置示例结构图。
[0018]图中标记：1
‑
固体激光器，2
‑
氩离子激光器，3
‑
氦氖激光器，4
‑
第一反射镜，5
‑
第一分光棱镜，6
‑
第二分光棱镜，7
‑
第一扩束准直镜，8
‑
60
°
相位光栅，9
‑
红色带通滤波片，10
‑
第三分光棱镜，11
‑0°
相位光栅，12
‑
蓝色带通滤波片，13
‑
第四分光棱镜，14
‑
120
°
相位光栅，15
‑
绿色带通滤波片，16
‑
聚焦透镜，17
‑
滤光片，18
‑
第一显微物镜；
[0019]19
‑
待测样品，20
‑
第二显微物镜，21
‑
分光元件，22
‑
偏振分光元件，23
‑
耦合透镜，24
‑
光电探测器，25
‑
线偏振片，26
‑
第二扩束准直镜，27
‑
第二反射镜。
具体实施方式
[0020]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0021]本技术为一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置，如图1所示，包括沿光路依次设置的光源组、待测样品19、第二显微物镜20、分光元件21、偏振分光元件22、耦合透镜23和光电探测器24，光源组包括三个用于产生不同波长光束的照明光源，光电探测器24包括面阵彩色相机，光源组包括激光光源、LED灯光源或汞灯光源中的一种或多种，分光元件21为分光棱镜、分光薄膜或分光平片，偏振分光元件22为偏振分光棱镜或沃拉斯顿棱镜。
[0022]优选地，光源组包括固体激光器1、氩离子激光器2和氦氖激光器3，固体激光器1的光路上设置有第一反射镜4，氩离子激光器2的光路上设置有第一分光棱镜5，氦氖激光器3
的光路上设置有第二分光棱镜6。
[0023]优选地，第二分光棱镜6的出射光路上分别设置有第一扩束准直镜7和线偏振片25，线偏振片25的光路上依次设置有第二扩束准直镜26和第二反射镜27，分光元件21设置于第二反射镜27的反射光路上。
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置，其特征在于，包括沿光路依次设置的光源组、待测样品（19）、第二显微物镜（20）、分光元件（21）、偏振分光元件（22）、耦合透镜（23）和光电探测器（24），所述光源组包括三个用于产生不同波长光束的照明光源，所述光电探测器（24）包括面阵彩色相机，所述光源组包括激光光源、LED灯光源或汞灯光源中的一种或多种，所述分光元件（21）为分光棱镜、分光薄膜或分光平片，所述偏振分光元件（22）为偏振分光棱镜或沃拉斯顿棱镜。2.根据权利要求1所述的一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置，其特征在于，所述光源组包括固体激光器（1）、氩离子激光器（2）和氦氖激光器（3），所述固体激光器（1）的光路上设置有第一反射镜（4），所述氩离子激光器（2）的光路上设置有第一分光棱镜（5），所述氦氖激光器（3）的光路上设置有第二分光棱镜（6）。3.根据权利要求2所述的一种瞬态结构光数字全息超分辨成像装置，其特征在于，所述第二分光棱镜（6）的出射光路上分别设置有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金川，周吉，刘俊伯，全海洋，孙海峰，杨勇，
申请(专利权)人：四川科奥达技术有限公司，
类型：新型
国别省市：