[发明专利]一种显微图像记录实验系统及图像记录方法

说明书

本申请提供一种显微图像记录实验系统及图像记录方法，通过控制施加在电致变焦透镜中下基板上的离散分布的第二电极上的电压变化规律，获取发散球面光波，从而将物体图像记录在CCD的靶面上。通过控制所述电压变化大小，获取所需球面半径的发散球面光波，从而获得准确的显微图像。

技术领域

本申请涉及一种显微图像记录实验系统及图像记录方法，属于光学教学和科研实验领域。

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。

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包括激光器、光阑、第一半波片、偏振分束镜、第一扩束准直镜、第一反射镜、透明物体、合束镜(半透射半反射)、CCD、第二半波片、第二扩束准直镜、第二反射镜以及计算机；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经第一扩束准直镜后形成平行光波，经第一反射镜后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形成平面参考光波，所述参考光波经过第二反射镜、合束镜后到达CCD靶面与物光波形成干涉图样。上述采用平面参考光波记录图像，这种图像记录系统为离轴菲涅尔数字全息记录系统。在数字全息记录系统中，还有一种记录系统，其采用球面参考光波记录图像，在第二反射镜与合束镜之间加入一个显微物镜，平行光波经显微物镜后形成球面参考光波，这种记录系统中，通常将球面参考光波的发散中心到CCD的距离设置为等于透明物体到CCD的距离，这就是常用的离轴无透镜傅里叶变换数字全息记录系统。离轴菲涅尔数字全息记录系统与离轴无透镜傅里叶变换数字全息记录系统是最常用的两种数字全息记录系统，在教学和科研实验中经常使用。

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。因此，为了获得更高的图像分辨率，采用离轴无透镜傅里叶变换数字全息记录系统更合适。然而，离轴无透镜傅里叶变换数字全息记录系统，需要保证物体到CCD的距离等于球面参考光波的点光源到CCD的距离，然而现实当中，物体和点光源到CCD的距离都只能是近似相等，在布置实验系统时，在参考光波所在的光路中加入显微物镜时，只能初略地手动布置显微物镜到合束镜的距离，一旦显微物镜的位置固定后，就不能移动显微物镜了，对球面参考光波的点光源到合束镜的距离无法进行调整，因此，无法精确地获得离轴无透镜傅里叶变化数字全息图，从而对三维物体的重建产生严重影响。

另外，在全息图的记录当中，通过旋转合束镜调节物光波和参考光波的夹角，从而获得离轴全息，通过对离轴全息的再现，能够获得分离的再现像。然而，在旋转合束镜时，如果旋转角度较小，可能得不到再现像完全分离的离轴全息，影响再现像的质量；如果旋转角度较大，可能有一部分物光波信息没有被参考光波记录下来，从而损失物体信息。现有技术中，对于合束镜旋转角度的调节，都是人工进行手动调节，这样的调节方式精度差，影响数字全息图像的再现质量。

发明内容

本申请提供一种显微图像记录实验系统及图像记录方法，能够获得精准的离轴无透镜傅里叶变换数字全息，且能够实现物光波和参考光波之间夹角调节的自动化，从而提高角度调节的精度。