[发明专利]一种图像记录系统及方法

说明书

本申请涉及一种显微图像记录系统及记录方法。该记录系统通过将激光器发出的光分为两束光波，其中一束光波携带物体的信息，另外一束光波经扩束准直后再经过显微物镜形成球面光波；两束光波经过合束镜后在CCD上相干涉形成全息图，并通过计算机对该干涉图样进行再现从而得到物体的三维显微图像。该计算机能够自动控制合束镜的旋转，从而调节球面光波的核心位置，使得到的再现像中原始像与中间干扰项刚好分离，从而获得高质量的再现像。

技术领域

本申请涉及一种显微图像的记录，属于光学成像领域。

背景技术

通常的显微镜，主要是通过透镜组获得，这样获得的显微图像无法记录保存，观察后对图像的细节很快就记不清楚。随着半导体技术和激光技术的不断发展，现阶段出现了一种数字显微镜，其能够在获得成像物体的强度图像的同时，获得成像物体的位相图像，或者说其能够获得成像物体的三维图像，并且能够将获得的三维图像永久的保存。

数字显微镜技术又名数字全息术，用CCD采集成像物体的全息图，将全息图输入计算机中，在计算机中利用算法模拟实际的全息图再现过程，从而在计算机中重建物体的三维图像。全息图的再现像相对于普通的数码相机获取的图像，全息图的再现像除了具有强度图像外，还有位相图像，即物体的三维形貌图像，因此数字全息术中最关键的是物体位相信息的重建。现有数字全息术中，大部分采用离轴全息的方式获得数字全息图像，离轴全息的记录系统中，从激光器中出射的激光经分束镜后分成两束光，一束经物体(sample)后携带物体的信息(因此称作物光波)，经合束镜BS后到达CCD靶面，另一束(称作参考光波)经扩束准直后经反射镜M₂反射，再经合束镜反射到达CCD靶面与物光波干涉形成干涉图像(即全息图)。现有技术中，离轴数字全息主要分为离轴菲涅耳数字全息和离轴无透镜傅里叶变换数字全息，离轴菲涅尔数字全息的记录中，参考光采用平面光波，当用平面参考光波记录数字全息图时，其记录系统的结构决定了干涉光场中部分区域干涉条纹频率低，部分区域频率高，使得CCD的带宽不能充分被利用，且记录距离受到CCD光敏面大小的限制，再现像的分辨率难于提高。

发明内容

本申请提供一种显微成像系统，采用球面参考光波记录数字全息图，从而提高再现像的分辨率。

本申请采用以下技术方案：一种显微图像记录系统，包括激光器1、第一半波片2、偏振分束镜3、第一反射镜4、第一扩束准直镜5、透明物体6、合束镜7(半透射半反射)、CCD8、第二半波片9、第二扩束准直镜10、第二反射镜11、显微物镜12以及计算机13；激光器发出的光束经偏振分束镜后分为光束A和光束B，光束A经第一反射镜后进入第一扩束准直镜后形成平行光照射透明物体形成物光波，该物光波透过合束镜后达到CCD靶面；经偏振分束镜后的光束B经过第二半波片以及第二扩束准直镜10形成平面光波，所述平面光波经过第二反射镜进入显微物镜形成球面参考光波、所述球面参考光波的中心为参考点光源，所述球面参考光波经合束镜后到达CCD靶面与物光波形成全息图；所述CCD记录的全息图传送到计算机并保存，所述计算机可以自动控制合束镜的转动，从而控制参考点光源的位置，以获得最佳全息图，所述干涉图样经重建后能够获得的再现像中原始像、共轭像以及中间干扰项刚好分离。其特征在于：还包括角度调节系统，所述角度调节系统包括：支撑平台、旋转轴、拉绳、位移探测器、驱动电机；合束镜固定在支撑平台上，通过旋转轴的旋转，带动合束镜旋转，从而调节参考点光源在物平面的位置，旋转轴的旋转带动拉绳的位移，拉绳的移动距离通过位移探测器监测，通过位移探测器获得拉绳的移动距离，进而获得旋转轴的旋转角度。

本申请采用球面参考光波记录全息图，干涉场的条纹空间频率相对较低，从而使数字全息图记录的采样条件容易满足，尤其是按照无透镜傅里叶变换全息术的方法布置记录光路时，由于干涉条纹接近于平行且间距相等，可以充分利用CCD的有限带宽。而且允许的最小记录距离不受CCD大小的限制，对于微小物体可以以很小的距离记录全息图，获得更多的信息，有利于再现像分辨率的提高，因此用球面参考光波记录无透镜傅里叶变换数字全息图是实现高分辨率成像的有效途径。

附图说明