[发明专利]基于F-P腔的相移相位显微成像新方法

权利要求书

1.一种基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，其特征是：它包括基于F-P腔的数字全息图记录、相移法计算相位分布、解包裹、三维相位分布重建和三维折射率转换，在F-P腔中放入待测样品，在θ＝0时，通过计算机控制锆钛酸铅压电陶瓷换能器PZT作为相移工具，改变F-P腔的腔长，记录含有待测样品信息的最优的数字全息图，获得N幅相移全息图，得到N幅透射光的光强分布，代入推导公式

其中，I_i为N幅相移全息图中第i幅的光强分布，δ为相位分布，可以得到相应角度时只含有待测样品信息的相位分布δ，对相位分布进行解包裹处理，旋转待测样品，记录不同角度时的N幅相移全息图，依次代入推导公式(1)得到该角度时的只含有待测样品信息的相位分布，对所有角度的相位分布做iRadon变换，即可重建待测样品的三维相位分布δ(x,y,z)，由转换公式

其中，n(x,y,z)为待测样品内部的折射率分布，z轴是光束传播的方向，λ为光源的波长，n₀为周围的环境介质的折射率，可以转换得到待测样品的高分辨率三维折射率分布n(x,y,z)。

2.根据权利要求1所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，其特征是：适用于包括基于F-P腔的数字全息记录光路、待测样品、控制模块和计算显示模块的测量系统，所述基于F-P腔的数字全息记录光路包括光源，扩束器，F-P腔，锆钛酸铅压电陶瓷换能器PZT，显微物镜，图像采集器，所述待测样品为光学透明物体，所述控制模块由计算机、仪器控制单元和仪器控制接口组成，对PZT、图像采集器、旋转控制平台进行控制和操作，完成包含待测样品信息的数字全息图记录，所述计算显示模块，对记录的数字全息图进行程序处理，并在线显示待测样品的三维折射率分布信息。

3.根据权利要求2所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，所述待测样品位于数字全息记录光路中的F-P腔中。

4.根据权利要求2所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，F-P腔的腔长大于待测样品的直径，F-P腔的界面反射率在0～1之间。

5.根据权利要求2所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，F-P腔具有不同长度的腔长，并且可以通过计算机控制PZT作为相移工具，改变F-P腔的腔长。

6.根据权利要求1所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，待测样品可以是具有任意三维折射率分布的光学透明物体。

7.根据权利要求1所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，相移步数为3，4，5，…，N-1，N步。

8.根据权利要求1所述的基于F-P腔的相移相位显微成像新方法，主要包括以下步骤：

第一步：在F-P腔中放入待测样品，

第二步：控制模块控制PZT工作，记录该角度时放入待测样品后透射光的最优数字全息图，并截取一定大小，获得N幅相移全息图，

第三步：N幅相移全息图，代入推导公式(1)得到其相位分布，

第四步：对相位分布进行解包裹处理，得到该角度只含有待测样品信息的相位分布，

第五步：控制模块控制旋转控制平台，使待测样品转动一周，依次重复第二步～第四步，即可得到待测样品不同角度时各个截面上的相位分布，

第六步：通过计算显示模块，依次将各个截面上所有角度的待测样品的相位分布，进行iRadon变换，即可重建得到待测样品的三维相位分布δ(x,y,z)，

第七步：根据转换公式(2)，可转换得到待测样品的高分辨率三维折射率分布，通过计算显示模块，即可在线显示待测样品的高分辨率三维折射率分布n(x,y,z)。