大数值孔径光学镜约束多级衍射机理

发布时间：2022-02-10 21:17

　　针对基于激光照明的离轴全息显微成像系统存在散斑和寄生条纹噪声,以及基于部分相干光照明的离轴数字全息显微技术存在相干条纹对比度差的问题,本文提出了一种基于单色LED照明的衍射相位显微成像系统。该系统利用大数值孔径物镜及光栅对物光进行多级衍射,并采用4f系统和空间滤波器分离出0级和+1级信息,分别作为参考光和物光,最终两束光在CCD阵面上干涉产生离轴全息图,从而形成共光路全息成像结构。通过理论分析和计算,对实验用到的光学元器件进行选型,确保衍射光频谱信息能够分开且满足抽样条件。最后与传统激光离轴数字全息显微成像检测结果进行对比,实验结果表明,本文提出的系统能够获得较高的成像准确度和信噪比。 

【文章来源】：影像科学与光化学. 2020,38(02)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

单色LED衍射相位显微系统原理图

图1 单色LED衍射相位显微系统原理图在单色LED光栅衍射相位显微成像系统中,用到的关键元器件理论分析与计算如下:根据离轴全息图的三项分离条件,在非相干光系统中,光栅平面调制得到的参考光载频至少为样品在该平面最高频率的4倍,可得光栅常数必须满足[6,23]:

搭建的实验光路系统见图4照片。为减少LED光源在光路中的过多损耗,在科勒照明系统中,视场光阑应设置得大一些,滤除掉较大的杂散光即可;而为了提高光源的空间相干性,需把孔径光阑设置得小一些。经科勒照明系统出射的质量均匀的平行光照射到物体上,后经物镜放大会聚,被镜筒透镜准直为一束平行光打在光栅上。光栅放置在4f系统的前焦面,CCD放置在4f系统的后焦面,以保证获取到良好的干涉条纹。在设置4f系统中用到的滤波器尺寸时,考虑到经普通光栅衍射后产生的0级光光强一般很强,而+1级光光强很弱,为了保证参物光光强均等,需让+1级光作物光,0级光作参考光。+1级滤波孔的设置较为容易,能够让+1级光完全通过而不让其邻近的0级光和+2级光进入即可,可将其设置为矩形孔径。考虑0级光作为参考光,一方面需要保证只有0级光的直流部分(不含物体信息)通过滤波孔,即对其进行低通滤波;另一方面,需保证最终参物光在CCD上进行干涉成像时,两束光的光强能够保持一致,因此0级滤波孔径的尺寸应设置得足够小。图4 单色LED衍射相位显微系统实物图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3619543