一种紧凑型定量相位成像器件及成像方法技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型定量相位成像器件及相位成像方法，属于超表面与计算成像领域。方法包括：设计大数值孔径的超透镜，其特点是随线偏振态改变焦距连续变化。使用该超构透镜能够非机械移动地拍摄多幅离焦图像，结合多平面的光强传输方程方法，可以定量地重构物体的相位。技术由三个部分组成：变焦超透镜、多平面光强传输方程法、系统校准及误差补偿方法。其中超透镜能够在入射光偏振为0°到90°下焦距连续变化，且能保持清晰的成像。基于多平面光强传输方程法的相位恢复鲁棒性良好。在此系统缺陷基础上，本发明专利技术给出了弥补其缺陷的方法。本发明专利技术能够实现高集成、轻量化、高精度的定量相位成像，对生物和材料检测领域有着重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超表面与计算成像领域，特别是涉及变焦超构透镜以及定量相位成像方法。

技术介绍

1、超表面作为一种人工设计的具有亚波长空间尺寸的平面光场调控元件，能够对光的波长、偏振、轨道角动量产生不同的相位、振幅响应。因其具有极高的调控自由度和集成度，被广泛应用到结构光产生、生物传感、xr显示与成像等领域。

2、相位成像对于弱吸收、强散射的物体探测有重要意义，它能够反映透明物体的局部厚度和结构的折射率信息，在生物显微，流体动力学，材料检测等领域具有重要的应用。常规相位成像装置需要搭建复杂精密的干涉光路进行干涉测量，非干涉测量法如光强传输方程法需要机械的移动成像面，不利于集成化，小型化，也对轴的精度有很高的要求。超表面是一种人工设计的光场调控器件，通过亚波长尺寸的共振单元，能够高效地调控光场的相位、振幅、波长、偏振等维度。作为一种高集成度的平面光学器件，其在全息显示、光计算、生物传感、光学成像领域的应用被广泛地研究。

3、以往的偏振复用的超构表面往往只能解耦出两个不同衍射距离的图像(cn114894718a)，即非机械移动地产生两个不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种紧凑型定量相位成像器件，其特征在于，所述定量相位成像器件构成包括照明光源、偏振器件、超透镜、相机和计算机，所述照明光源产生的光通过控制入射光偏振态的偏振器件后，照明待测物体，在不同偏振下，待测物体经过超透镜成像产生多个不同离焦距离的物体图像，所述物体图像被相机采集，并传至计算机进行相位计算；

2.如权利要求1所述的一种紧凑型定量相位成像器件，其特征在于，所述超透镜数值孔径为NA，取值范围0.1<NA<0.15。

3.如权利要求1所述的一种紧凑型定量相位成像器件，其特征在于，所述超透镜的纳米柱为工作波长下高效率的材料，如可见光波段下的二氧化钛、氮...

【技术特征摘要】

1.一种紧凑型定量相位成像器件，其特征在于，所述定量相位成像器件构成包括照明光源、偏振器件、超透镜、相机和计算机，所述照明光源产生的光通过控制入射光偏振态的偏振器件后，照明待测物体，在不同偏振下，待测物体经过超透镜成像产生多个不同离焦距离的物体图像，所述物体图像被相机采集，并传至计算机进行相位计算；

2.如权利要求1所述的一种紧凑型定量相位成像器件，其特征在于，所述超透镜数值孔径为na，取值范围0.1<na<0.15。

3.如权利要求1所述的一种紧凑型定量相位成像器件，其特征在于，所述超透镜的纳米柱为工作波长下高效率的材料，如可见光波段下的二氧化钛、氮化硅或红外波段下的硅。

4.如权利要求1所述的一种紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵启玄，司徒国海，郭劲英，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：