[发明专利]一种基于偏振的光栅相位衬度成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，包括：

一光源装置，用于发射部分相干光；

一准直装置，设置于所述光源装置的光线出射口，用于将所述部分相干光转换为准直光；

一线偏振片，设置于所述准直装置的下方，用于将所述准直光转换为线偏振光；

一光栅组件，设置于所述线偏振片的下方，所述光栅组件的上方放置有一样品，不同偏振角度的所述线偏振光分别以一预设照射角度依次照射在所述样品上分别形成折射光线，所述折射光线经由所述光栅组件处理形成强度变化的光信号；

一图像探测器，设置于所述光栅组件的下方，用于接收所述光信号以形成所述样品的在每个所述偏振角度对应的相位衬度图像；

一三维重建系统，连接所述图像探测器，用于根据各所述相位衬度图像及对应的所述偏振角度进行三维重建得到所述样品的三维图像。

2.根据权利要求1所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述三维重建系统包括：

一第一处理单元，用于分别提取每个所述相位衬度图像中的各像素点的光强值，并计算位于偶数行的所述像素点的所述光强值与位于奇数行的所述像素点的所述光强值之间的第一比值；

一第二处理单元，连接所述第一处理单元，用于根据各所述第一比值和对应的所述偏振角度处理得到对应的所述折射光线入射至所述光栅组件的入射角度；

一重建单元，连接所述第二处理单元，用于根据各所述入射角度进行三维重建得到所述样品的三维图像。

3.根据权利要求2所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述三维重建系统还包括一预处理单元，连接所述第二处理单元，所述预处理单元包括：

一图像获取模块，用于获取所述光栅组件上方未放置所述样品时，不同偏振角度的所述线偏振光分别由预定的复数个基准照射角度直接照射在所述光栅组件上，所述图像探测器采集得到的每个所述基准照射角度对应的基准图像；

一图像处理模块，连接所述图像获取模块，用于分别提取每个所述基准图像中的各像素点的光强值，并计算位于偶数行的所述像素点的所述光强值与位于奇数行的所述像素点的所述光强值之间的第二比值；

一数据存储模块，分别连接所述图像获取模块和所述图像处理模块，用于建立所述偏振角度、所述基准照射角度与对应的所述第二比值之间的对应关系曲线并保存；

所述第二处理单元根据各所述第一比值和对应的所述偏振角度于所述对应关系曲线中匹配得到对应的所述基准照射角度作为所述入射角度。

4.根据权利要求1所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述光栅组件集成于所述图像探测器的上方。

5.根据权利要求1所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述图像探测器为包含多个像素的面阵探测器。

6.根据权利要求5所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述光栅组件包括一第一光栅和一第二光栅，所述第一光栅与所述第二光栅相互垂直。

7.根据权利要求6所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述第一光栅和所述第二光栅之间的间距的取值范围为[400纳米，600纳米]。

8.根据权利要求6所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述第一光栅和所述第二光栅由金属材料制成，所述金属材料的厚度的取值范围为[100纳米，300纳米]。

9.根据权利要求6所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述第一光栅的周期的取值范围为[400纳米，600纳米]，所述第二光栅的周期的取值范围为[800纳米，1000纳米]。

10.根据权利要求3所述的基于偏振的光栅相位衬度成像系统，其特征在于，所述线偏振片沿所述图像探测器的X轴或Y轴旋转不同的旋转角度形成所述基准照射角度。