全息數(shù)字顯微鏡的應(yīng)用

 

　　全息數(shù)字顯微鏡是數(shù)字全息技術(shù)在顯微領(lǐng)域的應(yīng)用，也被稱為全息顯微術(shù)。與其他顯微技術(shù)相比，全息數(shù)字顯微鏡并不直接記錄被觀測(cè)物體的圖像，而是記錄含有被觀測(cè)物體波前信息的全息圖，再通過計(jì)算機(jī)對(duì)所記錄的全息圖進(jìn)行數(shù)值重建來得到被測(cè)物體的相位和振幅(光強(qiáng))信息，進(jìn)而完成數(shù)字三維重構(gòu)。打個(gè)形象的比方來理解數(shù)值重建這個(gè)過程，就是利用計(jì)算機(jī)算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)光學(xué)顯微鏡中的成像透鏡。

 

　　其他一些同數(shù)字全息顯微技術(shù)相關(guān)的顯微術(shù)包括干涉顯微鏡、光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)以及衍射相差顯微鏡。這些顯微技術(shù)的共同點(diǎn)是都有一束參考波前，用來同時(shí)獲得振幅和相位信息，信息被數(shù)字圖像傳感器采集，再通過計(jì)算機(jī)重建形成被測(cè)物體的圖像。與之相比，傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡由于沒有參考波束，只能記錄振幅(光強(qiáng))而沒有相位，因此并不能讀取物體的三維信息。

 

　　全息數(shù)字顯微鏡通過干涉產(chǎn)生的全息圖被CCD傳感器采集，經(jīng)過電腦特定算法計(jì)算，重建微觀物體的三維圖像。全息圖(Hologram)是由若干干涉條紋構(gòu)成的，而要產(chǎn)生干涉條紋需要使用單色相干光源，比如說激光。通過激光器發(fā)出的激光主要有兩種典型的光路布局，反射式和透射式。

 

　　從激光器發(fā)出的激光被分為兩束光，一束通過多個(gè)反射鏡直接投射到分光鏡，稱為參考光R;另外一束則照射物體表面，經(jīng)物體反射后攜帶表面形貌的波前(相位和振幅)信息，并通過顯微物鏡返回分光鏡，稱為物光O。參考光R和物光O在經(jīng)過分光鏡時(shí)產(chǎn)生干涉條紋形成全息圖，并由CCD傳感器記錄。

 

　　與反射式相同的是激光開始都被分為兩束，參考光R和物光O。與反射式不同的地方是，物光O是穿透物體之后再與參考光R形成干涉條紋。因此投射式光路要求物體對(duì)此波長(zhǎng)的激光來說是透明的。