CN117804329A - 相位干涉显微成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及成像技术领域，提出一种相位干涉显微成像系统，相位干涉显微成像系统包括信号接收部、样品置放部、光源部以及传输调理部；传输调理部包括非对称分光器，用于接收光源部出射的光束，并使光束分别调制为朝向信号接收部传输的空间相干的参考光和朝向样品置放部传输的空间去相干的物面照明光；物面照明光传输至样品置放部后，经样品表面反射形成物光，物光朝向信号接收部传输，并与参考光共轴设置，以使物光和参考光发生相互干涉，继而被信号接收部所接收，以得到干涉图像。本申请的技术方案，能够实现物面照明光的空间去相干，从而有利于提高相位干涉显微成像系统的稳健性。

Description

相位干涉显微成像系统

技术领域

本发明涉及成像技术领域，特别涉及一种相位干涉显微成像系统。

背景技术

目前，干涉显微成像系统中可以采用短相干光源实现照明设计。由于短相干光源的相干长度较短，具有唯一的零光程差位置，可以进行绝对度量，因此，可以通过驱动干涉显微成像系统的干涉显微物镜垂直扫描获取多幅干涉图，并求解零光程差位置，从而能够实现对表面微观形貌的三维测量。

然而，该种设置方式，由于照明设计为时间和空间均相干的照明设计，即干涉显微成像系统中的物面照明光为空间相干光，因此，扫描过程中干涉显微成像系统对外界的气流扰动、震动等较为敏感，导致干涉显微成像系统的稳健性不高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种相位干涉显微成像系统，旨在实现物面照明光的空间去相干，从而有利于提高相位干涉显微成像系统的稳健性。

为实现上述目的，本发明提出的一种相位干涉显微成像系统，包括：

信号接收部，用于接收光学信号；

样品置放部，用于承载所述样品，并调节所述样品的位置；

光源部，用于出射时间和空间相干光；以及

传输调理部，所述传输调理部包括非对称分光器，所述非对称分光器用于接收所述光源部出射的光束，并使所述光束分别调制为朝向所述信号接收部传输的空间相干的参考光和朝向所述样品置放部传输的空间去相干的物面照明光；

所述物面照明光传输至所述样品置放部后，经样品表面反射形成物光，所述物光朝向所述信号接收部传输，并与所述参考光共轴设置，以使所述物光和所述参考光发生相互干涉，继而被所述信号接收部所接收，以得到干涉图像。

可选地，所述非对称分光器用于接收时间和空间均相干的入射光，并具有沿所述入射光的入射方向依次设置的两表面，两所述表面均用于对光束进行反射和折射，以分别从两所述表面出射光束；

两表面的其中之一为普通光学表面，其中另一为特殊光学表面，所述特殊光学表面用于对光束进行漫反射调制和/或扩散光调制，以实现光束的空间去相干，继而使得其一所述表面出射的光束调制为空间相干的参考光，另一所述表面出射的光束调制为空间去相干的物面照明光。

可选地，两所述表面之间形成有介质层，所述介质层的材质为各向同性均质材料和各向异性材料中的其中之一。

可选地，所述普通光学表面设有光学镀膜。

可选地，所述特殊光学表面为单向透射调制表面、单向反射调制表面及双向透反射调制表面的其中之一。

可选地，所述信号接收部、所述传输调理部及所述样品置放部沿同轴方向依次设置，所述光源部设于所述传输调理部的侧方；

所述传输调理部包括沿所述信号接收部至所述样品置放部的方向依次设置的分光镜、物镜以及所述非对称分光器，所述分光镜用于接收并反射所述光源部出射的光束，以使所述光束依次传输至所述物镜和所述非对称分光器，继而通过所述非对称分光器的调制，得到所述参考光和所述物面照明光。

可选地，所述非对称分光器设有两个，两所述非对称分光器间隔设置于所述物镜和所述样品置放部之间；

两所述非对称分光器的两特殊光学表面相对设置或相背设置，以使所述物镜所接收的参考光调制为空间非相干光。

可选地，两所述非对称分光器的特殊光学表面相对设置；

和/或，两所述非对称分光器的特殊光学表面均朝向所述样品置放部设置；

和/或，两所述非对称分光器的特殊光学表面均背离所述样品置放部设置。

可选地，所述信号接收部、所述传输调理部、所述样品置放部以及所述光源部沿同轴方向依次设置；

所述光源部用于朝向所述传输调理部出射光束，以使所述光束汇聚于所述非对称分光器，继而通过所述非对称分光器的调制，得到所述参考光和所述物面照明光。

可选地，所述光源部包括：

光源，用于出射时间和空间相干光；

环形光阑，所述环形光阑设于所述光源的出光路径上，用于整形所述光束；以及

聚光透镜，所述聚光透镜设于所述环形光阑的出光路径上，用于接收所述环形光阑整形后的光束，以使所述光束汇聚至所述传输调理部。

本发明的技术方案，相位干涉显微成像系统包括信号接收部、样品置放部、光源部以及传输调理部，其中，传输调理部包括非对称分光器，用于接收光源部所出射的时间和空间均相干的光束，并能够对接收的光束分别进行反射和折射，以实现对光束的调制作用，由此可以将入射至非对称分光器的时间和空间均相干的光束，分别调制为朝向信号接收部传输的时间和空间均相干的参考光和朝向样品置放部传输的时间相干且空间去相干的物面照明光，如此，可以实现物面照明光的空间去相干。也即，本发明的技术方案，可以通过非对称分光器实现时间相干而空间去相干的照明设计，从而可以使应用了非对称分光器的相位干涉显微成像系统的容错度更高，对外界扰动具有更强的稳健性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明相位干涉显微成像统一实施例的结构图；

图2为图1中相位干涉显微成像的非对称分光器一实施例的结构图；

图3为图2中非对称分光器的T_A和T_B实施例的光路图；

图4为图2中非对称分光器的R_A和R_B实施例的光路图；

图5为图2中非对称分光器的D_A和D_B实施例的光路图；

图6为本发明相位干涉显微成像系统另一实施例的部分结构图；

图7为本发明相位干涉显微成像系统又一实施例的部分结构图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

基于短相干光源的显微光干涉测试和成像技术中，白光显微干涉技术能够利用宽带照明光的低相干特性，通过驱动干涉显微物镜的垂直扫描获取多幅干涉图，求解零光程差位置，实现对表面微观形貌的三维测量，轴向分辨率达到亚纳米量级，可以测量绝对距离、薄膜特性等。

目前白光干涉显微系统的主要结构有Michelson型、Linnik型和Mirau型三种，其中的Michelson型中的分光棱镜和离轴参考光路正交，所对应的机械结构所占空间较大；Linnik型需通过两分光棱镜将参考光和物光分离，且需要控制两个物镜的物距保持一致，不仅所占空间较大，还存在装调困难的问题；Mirau型中的参考端和测量端近乎使用同一个光路，采用了更少数量的光学元件，相对于Michelson型、Linnik型具有更紧凑的结构，但Mirau型中的具有高反射性的参考镜会导致中心遮蔽，如此，在光源的光展量很小的情况下，中心遮蔽可能会遮挡大部分的照明光，从而影响成像效果。如采用无遮拦Mirau型物镜的方案，通过使用偏振元件去控制通过参考平板表面透明部分的光的传输量，则会导致白光干涉显微系统设计更为复杂，占用空间大，且难以补偿色散，还会引入由于偏振效应所带来的灵敏性问题。前述三种类型的白光干涉显微系统的主要结构，均无法实现时间相干、空间去相干的照明设计。而对于物面照明光为时间和空间均相干光的情况，扫描过程中干涉显微成像系统对外界的气流扰动、震动等较为敏感，导致干涉显微成像系统的稳健性不高。

鉴于此，本发明提供一种相位干涉显微成像系统100，能够实现物面照明光的空间去相干，由此可以实现时间相干、空间去相干的照明设计，从而有利于提高相位干涉显微成像系统100的稳健性。

请参照图1至图7，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，所述相位干涉显微成像系统100包括：

信号接收部10，用于接收光学信号；

样品置放部20，用于承载所述样品，并调节所述样品的位置；

光源部30，用于出射时间和空间相干光；以及

传输调理部40，所述传输调理部40包括非对称分光器41，所述非对称分光器41用于接收所述光源部30出射的光束，并使所述光束分别调制为朝向所述信号接收部10传输的空间相干的参考光和朝向所述样品置放部20传输的空间去相干的物面照明光；

所述物面照明光传输至所述样品置放部20后，经样品表面反射形成物光，所述物光朝向所述信号接收部10传输，并所述参考光共轴设置，以使所述物光和所述参考光发生相互干涉，继而被所述信号接收部10所接收，以得到干涉图像。

具体地，在一些实施例中，信号接收部10包括用于接收光学信号的装置，包括但不限于设置为基于互补金属氧化物半导体和电荷耦合器件传感器的相机、光电二极管和雪崩光电二极管传感器等；样品置放部20包括样品承载台、位移台、偏转角度控制台等，其中，样品承载台用于承载样品，位移台能够通过三轴位移机构和旋转机构，实现对样品的空间位置调节；光源部30包括相干光源和光束调理装置，相干光源包括但不限于激光器、激光二极管等，光束调理装置包括但不限于光束整形器等，通过设置光源部30，可以输出时间相干与空间相干光；传输调理部40包括若干用于对光束进行传输和调制的光学元件，包括前述的非对称分光器41，还包括但不限于物镜、透镜、偏振片、分光镜等光学元件，及支撑与连接各光学元件的机械结构。进一步地，相位干涉显微成像系统100还可以设有信息处理与系统控制部，包括但不限于电脑、服务器、数据存储装置、数据传输线等。信息处理与系统控制部能够通过下发指令控制光源部30和样品置放部20等的运作，并能够读取信号接收部10所接收的干涉光场和图像信号，并通过算法提取样品的强度和相位分布信息，重构样品的图像。

本发明的技术方案，传输调理部40的非对称分光器41设置于光源部30的出光路径上，并且，当非对称分光器41在接收光源部30所出射的时间和空间均相干的光束后，能够通过其具备的光学表面分别对接收的光束进行反射和折射，以实现对光束的调制作用，由此可以将入射至非对称分光器41的时间和空间均相干的光束，分别调制为朝向信号接收部10传输的时间和空间均相干的参考光和朝向样品置放部20传输的时间相干且空间去相干的物面照明光，如此，可以实现物面照明光的空间去相干。也即，本发明的技术方案，可以通过非对称分光器41实现时间相干、空间去相干的照明设计，从而具有对光程差不敏感的有益效果，因此可以对外界扰动具有更强的稳健性，系统设计的容错度更高。

并且，由于相位干涉显微成像系统100对光程不敏感，因此非对称分光器41还可以尽可能地接近样品表面设置，从而可以实现在超近距离甚至近场对照明光进行直接调制，实现空间非相干的近场照明，有利于提升成像分辨率；相位干涉显微成像系统100还可以兼容不同工作距离，适用于高倍和低倍物镜，泛用性广。

此外，由于相关技术中，传统Mirau型干涉设备需要在物镜和样品之间设置参考镜和分光镜，且参考镜、分光镜以及样品之间需要等距设置，以实现物光和参考光的光程的等同；因此，本发明的技术方案，通过设置非对称分光器41，可以同时起到参考镜和分光镜的作用，简化了传输调理部40的光学结构的设计，且在结构上更为紧凑。因此，可以理解的是，本发明的技术方案的相位干涉显微成像系统100，具有结构紧凑、设计简单、稳健性强、泛用性广的有益效果。

请参照图2至图5，在发明非对称分光器41的一些实施例中，所述非对称分光器41用于接收时间和空间均相干的入射光，并具有沿所述入射光的入射方向依次设置的两表面，两所述表面均用于对光束进行反射和折射，以分别从两所述表面出射光束；

两表面的其中之一为普通光学表面412，其中另一为特殊光学表面413，所述特殊光学表面413用于对光束进行漫反射调制和/或扩散光调制，以实现光束的空间去相干，继而使得其一所述表面出射的光束调制为空间相干的参考光，另一所述表面出射的光束调制为空间去相干的物面照明光。

本实施例中，非对称分光器41为平板光学器件，平板光学器件的介质层411具有相对设置的两表面，且两表面均用于对光束进行反射和折射。定义两表面分别为第一表面和第二表面，第一表面用于接收时间和空间均相干的入射光I。具体地，入射光I可以在经第一表面后分别形成反射光R₁₂和折射光T₁₂，折射光能够通过非对称分光器41的介质层411传输至第二表面，并分别形成反射光R₂₃和折射光T₂₃，反射光能够传输回第一表面，并分别形成反射光R₂₁和折射光T₂₁。进一步地，反射光R₂₁还能够进一步传输至第二表面，并分别形成反射光和折射光，在此不做赘述。其中，前述的反射光R12、折射光T₂₁为第一表面出射的光束，折射光T₂₃为第二表面出射的光束。

进一步地，第一表面和第二表面的其中之一为普通光学表面412，其中另一为特殊光学表面413，到达普通光学表面412的光可以经历镜面反射和平面折射效应，到达特殊光学表面413的光可以经历漫反射和/或扩散光调制效应，如此，可以通过特殊光学表面413的调制，在空间上去相干，并保留光束的时间相干性，并实现空间上去相干的作用，以得到时间相干和空间非相干的光束。

如此，可以通过空间非相干的光束作为物面照明光，空间非相干光在照明样品物体表面时，可有效减少和避免高度相干光照明造成的散斑现象，降低成像中的噪声。

请参照图2，在发明非对称分光器41的一些实施例中，两所述表面之间形成有介质层411，所述介质层411的材质为各向同性均质材料和各向异性材料中的其中之一。

在一些实施例中，介质层411的材质为各向同性均质材料，如具有均质性的玻璃材质、熔石英材质等。介质层411的材质也可以为各向异性材料，如双折射材料，如此，可以使到达非对称分光器41的表面的光束经过反射同时分为两束于介质层411内传输的反射光。具体实施方式可以依照实际需求自行设置，在此不做限定。

在发明非对称分光器41的一些实施例中，所述普通光学表面412设有光学镀膜。

本实施例中，普通光学表面412可以为平滑表面如抛光平面，通过在平滑表面镀覆光学镀膜，可以调节非对称分光器41的透过率T和反射率R，从而可以调节到达普通光学表面412的光束所形成的反射光和折射光的比例，进而可以调节第一表面所出射的反射光R₁₂和折射光T₂₁的比例，从而能够控制物光与参考光的强度对比，以获得更高的图像对比度，有利于起到降噪作用，提高信噪比。

在发明非对称分光器41的一些实施例中，所述特殊光学表面413为单向透射调制表面、单向反射调制表面及双向透反射调制表面的其中之一。

本实施例中，特殊光学表面413可以是设置为单向透射调制表面。

请参照图3中图左的T_A实施例，该实施例中，第一表面为特殊光学表面413，该特殊光学表面413配置为单向透射调制表面，用于对透射第一表面的光束进行调制，以实现光束的空间去相干；第二表面为普通光学表面412。如图所示，入射光I为时间和空间相干光，R₁₂为镜面反射/空间相干光，T₂₁为空间非相干光，即位于第一表面的一侧的介质中的光束为空间非相干与空间相干光的混合光；T₂₃均为空间非相干光，即位于第二表面的一侧的介质中的光束均为空间非相干光，从而可以实现非对称调制效应。

请参照图3中图右的T_B实施例，该实施例中，第一表面为普通光学表面412；第二表面为特殊光学表面413，该特殊光学表面413配置为单向透射调制表面，用于对透射第一表面的光束进行调制，以实现光束的空间去相干。如图所示，入射光I为时间和空间相干光，R₁₂和T₂₁均为空间相干光，即位于第一表面的一侧的介质中的光束均为空间相干光；T₂₃均为扩散/空间非相干光，即位于第二表面的一侧的介质中的光束均为空间非相干光，从而可以实现非对称调制效应。

在一些实施例中，特殊光学表面413也可以是设置为单向反射调制表面。

请参照图4中图左的R_A实施例，该实施例中，第一表面为特殊光学表面413，该特殊光学表面413配置为单向反射调制表面，用于对第一表面所反射的光束进行调制，以实现光束的空间去相干；第二表面为普通光学表面412。如图所示，入射光I为时间和空间相干光，R₁₂为漫反射/空间非相干光，T₂₁为空间相干光，即位于第一表面的一侧的介质中的光束为空间非相干与空间相干光的混合光；T₂₃均为空间相干光，即位于第二表面的一侧的介质中的光束均为空间相干光，从而可以实现非对称调制效应。

请参照图4中图右的R_B实施例，该实施例中，该实施例中，第一表面为普通光学表面412；第二表面为特殊光学表面413，该特殊光学表面413配置为单向反射调制表面，用于对第一表面所反射的光束进行调制，以实现光束的空间去相干。如图所示，入射光I、T₁₂、R₁₂为时间和空间相干光，R₂₃和T₂₁为漫反射/空间非相干光，即位于第一表面的一侧的介质中的光束为空间非相干与空间相干光的混合光；T₂₃均为空间相干光，即位于第二表面的一侧的介质中的光束均为空间相干光，从而可以实现非对称调制效应。

在一些实施例中，特殊光学表面413也可以是设置为双向透反射调制表面。需要说明的是，在此基础上，需要将第一表面设置为普通光学表面412，第二表面设置为特殊光学表面413，以实现非对称分光器41的非对称调制效应。

请参照图5中图左的D_A实施例，该实施例中，第一表面为特殊光学表面413，该特殊光学表面413配置为单向透射调制表面，用于对透射第一表面的光束进行调制，以实现光束的空间去相干；第二表面为普通光学表面412。如图所示，入射光I为时间和空间相干光，由于特殊光学表面413为双向透反射调制表面，因此，所有传输至第一表面而形成的反射光和透射光均为空间非相干光，即位于第一表面的一侧的介质中的光束和位于第二表面的一侧的介质中的光束均为空间非相干光。可见，D_A实施例失去了非对称调制效应。

请参照图5中图右的D_B实施例，该实施例中，第一表面为普通光学表面412；第二表面为特殊光学表面413，该特殊光学表面413配置为双向透反射调制表面，用于对传输至第二表面的光束进行调制，以实现光束的空间去相干。如图所示，入射光I为时间和空间相干光，R₁₂与T₁₂为镜面反射/空间相干光，所有传输至第二表面而形成的反射光和透射光均为空间非相干光，即位于第一表面的一侧的介质中的光束为空间非相干与空间相干光的混合光，位于第二表面的一侧的介质中的光束均为空间非相干光，从而可以实现非对称调制效应。

进一步地，对于前述可实现非对称调制效应的实施例，可以使非对称分光器41形成有空间非相干光的一侧朝向相位干涉显微成像系统100的样品置放部20设置，以形成空间去相干的物面照明光，并使非对称分光器41形成有空间相干光的一侧朝向相位干涉显微成像系统100的传输调理部40的物镜放置，以形成空间相干的参考光，由此可以实现时间相干、空间去相干的照明设计。

请参照图1和图7，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，所述信号接收部10、所述传输调理部40及所述样品置放部20沿同轴方向依次设置，所述光源部30设于所述传输调理部40的侧方；

所述传输调理部40包括沿所述信号接收部10至所述样品置放部20的方向依次设置的分光镜、物镜以及所述非对称分光器41，所述分光镜用于接收并反射所述光源部30出射的光束，以使所述光束依次传输至所述物镜和所述非对称分光器41，继而通过所述非对称分光器41的调制，得到所述参考光和所述物面照明光。

本实施例中，通过使信号接收部10、传输调理部40及样品置放部20沿同轴方向依次设置，可以实现简单的共轴光路设计。其中，传输调理部40包括沿信号接收部10至所述样品置放部20的方向依次设置的分光镜、物镜以及非对称分光器41，分光镜用于接收并反射光源部30出射的光束，以使时间和空间均相干的光束传输至非对称分光器41，继而通过非对称分光器41的调制得到参考光和物面照明光，参考光从非对称分光器41向物镜方向传输，并被物镜所收集；物面照明光可以到达样品置放部20的样品表面，以得到从样品表面向物镜方向传输的空间去相干的物面反射光，物面反射光在经过非对称分光器41后能够被物镜所收集。

可知的，被物镜收集的空间非相干的物面反射光和空间相干的参考光能够在同轴光路中发生干涉，并传输调理部40中的透镜或透镜组的作用汇聚投影至信号接收部10的感光元件表面，以形成干涉图像，干涉图像能够通过图像恢复算法，还原物体表面形貌分布图像。

需要说明的是，本实施例的相位干涉显微成像系统100中的非对称分光器41，适用于前述实施例中的T_A、T_B以及D_B实施例。

在一些实施例中，当位于非对称分光器41出射物面照明光的一侧的介质为空气介质时，可以采用T_B实施例；当非对称分光器41出射物面照明光的一侧的介质为折射率匹配介质时，可采用T_A和D_B实施例。其中，可以是通过浸油、浸水、固体浸没等方式，在非对称分光器41出射物面照明光的一侧形成介质匹配层，以使非对称分光器41出射物面照明光的一侧的介质为折射率匹配介质，如此，有利于实现提高信噪比的有益效果。

可知的，非对称分光器41出射物面照明光的一侧的介质朝向物镜设置，当物镜为普通物镜时，位于非对称分光器41出射参考光的一侧的介质为空气介质，当物镜为浸没型物镜时，也可以使非对称分光器41出射参考光的一侧的介质为折射率匹配介质。具体实施方式可以依照实际需求自行设置，在此不做限定。

请参照图1和图6，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，所述非对称分光器41设有两个，两所述非对称分光器41间隔设置于所述物镜和所述样品置放部20之间，以使所述物镜所接收的参考光调制为空间非相干光。

本实施例中，信号接收部10、传输调理部40及样品置放部20沿同轴方向依次设置，光源部30设于传输调理部40的侧方；传输调理部40包括沿信号接收部10至样品置放部20的方向依次设置的分光镜、物镜以及非对称分光器组件，分光镜用于接收并反射光源部30出射的光束，以使光束依次传输至物镜和非对称分光器组件，继而通过非对称分光器组件的调制，得到参考光和物面照明光。

需要说明的是，在本实施例中，参考光和物面照明光均为空间非相干光，具有相关技术中传统Mirau型干涉设备类似的技术效果，并且，相对于传统Mirau型干涉设备中，需要在物镜和样品之间设置参考镜和分光镜，且参考镜、分光镜以及样品之间需要等距设置，以实现物光和参考光的光程的等同，本实施例的技术方案不依赖光程的等同，因此物镜和非对称分光器41组件的间距、非对称分光器41组件和样品的间距均可设置得更加紧凑，也不存在高折射率参考镜所可能造成的中心遮挡，无需进行复杂的偏振设计，因此，可以在整体上相对于传统Mirau型干涉设备具有更紧凑的结构，所占空间小。

请参照图6中的图左的实施例，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，两所述非对称分光器41的特殊光学表面413相对设置。

本实施例中，靠近所述样品置放部20的非对称分光器41可采用T_B或D_B实施例，远离所述样品置放部20的非对称分光器41可采用T_A或R_A或D_A实施例，且两非对称分光器41的特殊光学表面413相对设置。

请参照图6中的图中的实施例，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，两所述非对称分光器41的特殊光学表面413均背离所述样品置放部20设置。

本实施例中，靠近所述样品置放部20的非对称分光器41可采用T_B或D_B实施例，远离所述样品置放部20的非对称分光器41可采用R_B或D_B实施例，且两非对称分光器41的特殊光学表面413均背离所述样品置放部20。

请参照图6中的图右的实施例，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，两所述非对称分光器41的特殊光学表面413均朝向所述样品置放部20设置。

本实施例中，靠近所述样品置放部20的非对称分光器41可采用T_A或D_A实施例，远离所述样品置放部20的非对称分光器41可采用T_A或R_A或D_A实施例，且两非对称分光器41的特殊光学表面413均朝向所述样品置放部20。

需要说明的是，前述三个实施例均适用于信号接收部10、传输调理部40及样品置放部20沿同轴方向依次设置，且光源部30设于传输调理部40的侧方的实施方式，如此，光源部30所出射的光可以首先入射至非对称分光器41背离样品置放部20的一侧，并经非对称分光器41的透射以形成空间去相干的物面照明光，且经非对称分光器41反射以形成空间去相干的参考光。

当然，本发明对于两非对称分光器41的特殊光学表面413的设置方案不限于此，对于如下实施例中信号接收部10、传输调理部40、样品置放部20以及光源部30沿同轴方向依次设置的实施方式，两非对称分光器41的特殊光学表面413的设置方案可以依照设计需求对应调整，以使经非对称分光器41的反射以形成空间去相干的物面照明光，且经非对称分光器41透射以形成空间去相干的参考光，在此不做赘述。

请参照图7，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，所述信号接收部10、所述传输调理部40、所述样品置放部20以及所述光源部30沿同轴方向依次设置；

所述光源部30用于朝向所述传输调理部40出射光束，以使所述光束汇聚于所述非对称分光器41，继而通过所述非对称分光器41的调制，得到所述参考光和所述物面照明光。

其中，光源部30出射的时间和空间均相干的光束越过样品部而传输至非对称分光器41后，可以通过非对称分光器41的调制得到参考光和物面照明光，参考光从非对称分光器41向物镜方向传输，并被物镜所收集；物面照明光从非对称分光器41向样品置放部20传输，可以到达样品置放部20的样品表面，以得到从样品表面向物镜方向传输的空间去相干的物面反射光，物面反射光在经过非对称分光器41后能够被物镜所收集，以使被物镜收集的空间非相干的物面反射光和空间相干的参考光能够在同轴光路中发生干涉，并汇聚投影至信号接收部10的感光元件表面，以形成干涉图像，在此不做赘述。

需要说明的是，本实施例的相位干涉显微成像系统100中的非对称分光器41，适用于前述实施例中的R_A以及R_B实施例。

请参照图7，在发明相位干涉显微成像系统100的一些实施例中，所述光源部30包括：

光源，用于出射时间和空间相干光；

环形光阑，所述环形光阑设于所述光源的出光路径上，用于整形所述光束；以及

聚光透镜，所述聚光透镜设于所述环形光阑的出光路径上，用于接收所述环形光阑整形后的光束，以使所述光束汇聚至所述传输调理部40。

本实施例中，光源部30包括光源、环形光阑以及聚光透镜，通过环形光阑和聚光透镜，可以调节光源所出射时间和空间相干光的传输路径，避免光束被位于光源部30和传输调理部40之间的样品置放部20所遮挡，从而有利于提高光束的利用率。并且，如此设置，还可以调节光源所出射的光束入射至非对称分光器41的角度，进而可以调节参考光传输至物镜的入射角度，从而可以调整参考光的入射角度，以使其不超过物镜收集角，有利于进一步提高光束的利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种相位干涉显微成像系统，其特征在于，包括：

信号接收部，用于接收光学信号；

样品置放部，用于承载所述样品，并调节所述样品的位置；

光源部，用于出射时间和空间相干光；以及

传输调理部，所述传输调理部包括非对称分光器，所述非对称分光器用于接收所述光源部出射的光束，并使所述光束分别调制为朝向所述信号接收部传输的空间相干的参考光和朝向所述样品置放部传输的空间去相干的物面照明光；

所述物面照明光传输至所述样品置放部后，经样品表面反射形成物光，所述物光朝向所述信号接收部传输，并与所述参考光共轴设置，以使所述物光和所述参考光发生相互干涉，继而被所述信号接收部所接收，以得到干涉图像。

2.如权利要求1所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述非对称分光器用于接收时间和空间均相干的入射光，并具有沿所述入射光的入射方向依次设置的两表面，两所述表面均用于对光束进行反射和折射，以分别从两所述表面出射光束；

两表面的其中之一为普通光学表面，其中另一为特殊光学表面，所述特殊光学表面用于对光束进行漫反射调制和/或扩散光调制，以实现光束的空间去相干，继而使得其一所述表面出射的光束调制为空间相干的参考光，另一所述表面出射的光束调制为空间去相干的物面照明光。

3.如权利要求2所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，两所述表面之间形成有介质层，所述介质层的材质为各向同性均质材料和各向异性材料中的其中之一。

4.如权利要求2所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述普通光学表面设有光学镀膜。

5.如权利要求2所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述特殊光学表面为单向透射调制表面、单向反射调制表面及双向透反射调制表面的其中之一。

6.如权利要求1至5任一项所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述信号接收部、所述传输调理部及所述样品置放部沿同轴方向依次设置，所述光源部设于所述传输调理部的侧方；

所述传输调理部包括沿所述信号接收部至所述样品置放部的方向依次设置的分光镜、物镜以及所述非对称分光器，所述分光镜用于接收并反射所述光源部出射的光束，以使所述光束依次传输至所述物镜和所述非对称分光器，继而通过所述非对称分光器的调制，得到所述参考光和所述物面照明光。

7.如权利要求6所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述非对称分光器设有两个，两所述非对称分光器间隔设置于所述物镜和所述样品置放部之间，以使所述物镜所接收的参考光调制为空间非相干光。

8.如权利要求7所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，两所述非对称分光器的特殊光学表面相对设置；

和/或，两所述非对称分光器的特殊光学表面均朝向所述样品置放部设置；

和/或，两所述非对称分光器的特殊光学表面均背离所述样品置放部设置。

9.如权利要求1至5任一项所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述信号接收部、所述传输调理部、所述样品置放部以及所述光源部沿同轴方向依次设置；

所述光源部用于朝向所述传输调理部出射光束，以使所述光束汇聚于所述非对称分光器，继而通过所述非对称分光器的调制，得到所述参考光和所述物面照明光。

10.如权利要求9所述的相位干涉显微成像系统，其特征在于，所述光源部包括：

光源，用于出射时间和空间相干光；

环形光阑，所述环形光阑设于所述光源的出光路径上，用于整形所述光束；以及

聚光透镜，所述聚光透镜设于所述环形光阑的出光路径上，用于接收所述环形光阑整形后的光束，以使所述光束汇聚至所述传输调理部。