針對基于激光照明的離軸全息顯微成像系統(tǒng)存在散斑和寄生條紋噪聲,以及基于部分相干光照明的離軸數(shù)字全息顯微技術(shù)存在相干條紋對比度差的問題,本文提出了一種基于單色LED照明的衍射相位顯微成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用大數(shù)值孔徑物鏡及光柵對物光進行多級衍射,并采用4f系統(tǒng)和空間濾波器分離出0級和+1級信息,分別作為參考光和物光,最終兩束光在CCD陣面上干涉產(chǎn)生離軸全息圖,從而形成共光路全息成像結(jié)構(gòu)。通過理論分析和計算,對實驗用到的光學元器件進行選型,確保衍射光頻譜信息能夠分開且滿足抽樣條件。最后與傳統(tǒng)激光離軸數(shù)字全息顯微成像檢測結(jié)果進行對比,實驗結(jié)果表明,本文提出的系統(tǒng)能夠獲得較高的成像準確度和信噪比。 

【文章來源】：影像科學與光化學. 2020,38(02)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

單色LED衍射相位顯微系統(tǒng)原理圖

圖1 單色LED衍射相位顯微系統(tǒng)原理圖在單色LED光柵衍射相位顯微成像系統(tǒng)中,用到的關鍵元器件理論分析與計算如下:根據(jù)離軸全息圖的三項分離條件,在非相干光系統(tǒng)中,光柵平面調(diào)制得到的參考光載頻至少為樣品在該平面最高頻率的4倍,可得光柵常數(shù)必須滿足[6,23]:

搭建的實驗光路系統(tǒng)見圖4照片。為減少LED光源在光路中的過多損耗,在科勒照明系統(tǒng)中,視場光闌應設置得大一些,濾除掉較大的雜散光即可;而為了提高光源的空間相干性,需把孔徑光闌設置得小一些。經(jīng)科勒照明系統(tǒng)出射的質(zhì)量均勻的平行光照射到物體上,后經(jīng)物鏡放大會聚,被鏡筒透鏡準直為一束平行光打在光柵上。光柵放置在4f系統(tǒng)的前焦面,CCD放置在4f系統(tǒng)的后焦面,以保證獲取到良好的干涉條紋。在設置4f系統(tǒng)中用到的濾波器尺寸時,考慮到經(jīng)普通光柵衍射后產(chǎn)生的0級光光強一般很強,而+1級光光強很弱,為了保證參物光光強均等,需讓+1級光作物光,0級光作參考光。+1級濾波孔的設置較為容易,能夠讓+1級光完全通過而不讓其鄰近的0級光和+2級光進入即可,可將其設置為矩形孔徑。考慮0級光作為參考光,一方面需要保證只有0級光的直流部分(不含物體信息)通過濾波孔,即對其進行低通濾波;另一方面,需保證最終參物光在CCD上進行干涉成像時,兩束光的光強能夠保持一致,因此0級濾波孔徑的尺寸應設置得足夠小。圖4 單色LED衍射相位顯微系統(tǒng)實物圖

【參考文獻】：
期刊論文
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