專利名稱：扭曲達曼光柵及多物面同時成像系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及衍射光學元件，特別是一種扭曲達曼光柵及多物面同時成像系統。
背景技術：
光學成像和光學探測技術是ー種無損成像和探測技術，在生物活體細胞成像中有重要的應用。傳統的光學成像技術主要有共焦顯微技術、突光顯微技術以及光學相干層析技術。這些傳統的三維光學成像技術一般都基于點點掃描或軸向掃描，因而在實時成像和監(jiān)控方面有應用限制，尤其是ー些流體中的活體細胞或粒子的三維實時監(jiān)控。1999年，Blanchard等人Appl. Opt. 38,6692(1999)提出了ー種基于扭曲光柵的多個軸向物平面同時成像技木，并且這種技術可以輕易實現納米量級的軸向分辨率。然而， Blanchard提出的扭曲光柵的衍射能力主要集中在較低的幾個衍射級次上，如0級和±1級，而更高的衍射級次上的能量很弱。而且，分配到0級和±1級上的能量分布也不均勻。對于普通的振幅型扭曲光柵，主要的衍射能量集中在0級上。這樣，即便是采用ニ維的扭曲光柵，能夠同時成像的軸向物平面的個數不會超過10個。這樣，如果對軸向分辨率要求比較高的情況下，實際上的軸向成像范圍是很小的，要想得到更大的成像范圍，還是必須借助于傳統的軸向掃描技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明將達曼相位編碼的思想引入到扭曲光柵中，提出一種扭曲達曼光柵及多物面同時成像系統。該扭曲達曼光柵很好地解決了不同衍射級次之間的能量分布不均勻的問題。同時，通過優(yōu)化ー個周期內相位轉折點參數，可以使衍射能量以較高的效率集中在幾個到幾十個需要的衍射級次上。將扭曲達曼光柵和聚焦物鏡的結合構成多物面同時成像系統，可以實現IO2甚至IO3個軸向物平面的同時成像。本發(fā)明的技術解決方案如下ー種扭曲達曼光柵，其特點在于所述的扭曲達曼光柵為O、ニ值相位分布，并且其坐標原點始終選取為扭曲達曼光柵的圓形通光孔徑的中心，其具體設計流程如下①根據具體應用需要確定焦點數目Np ；②根據對應的IXNp的達曼光柵，確定每個周期內加入的相位轉折點的具體數值W ；③選取傅立葉級數截斷級次為M，由歸ー化位相轉折點IxJ按下列公式算出每個衍射級次對應的傅立葉系數Cm
權利要求
1.一種扭曲達曼光柵，其特征在于所述的扭曲達曼光柵為O、π 二值相位分布，并且其坐標原點始終選取為扭曲達曼光柵的圓形通光孔徑的中心，其具體設計流程如下 ①根據具體應用需要確定焦點數目Np；②根據對應的IXNp的達曼光柵，確定每個周期內加入的相位轉折點的具體數值IxJ； ③選取傅立葉級數截斷級次為Μ，由歸一化位相轉折點IxJ按下列公式算出每個衍射級次對應的傅立葉系數Cm
2.基于權利要求I所述的扭曲達曼光柵的多物面同時成像系統，其特征在于由所述的扭曲達曼光柵與聚焦物鏡結合構成，二者的通光孔徑必須一致，且共軸放置；相鄰距離為
全文摘要
一種扭曲達曼光柵及多物面同時成像系統，由扭曲達曼光柵結合聚焦透鏡構成的多物面同時成像系統，可在聚焦透鏡的后場形成沿軸向和橫向同時偏移的多個等強度的聚焦光斑的多焦點陣列。這種多焦點系統的焦點數目和焦點的間隔可以通過改變扭曲達曼光柵的參數進行調整。這種等強度多焦點系統可以將物空間的多個軸向平面成像在一個像平面內。本發(fā)明的特性意味著該系統可以實現無須軸向掃描的實時三維成像技術。這種實時三維成像技術在生物活體細胞顯微和流體粒子的三維實時監(jiān)控中有重要的實用價值。
文檔編號G02B5/18GK102628970SQ20121010674
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權日2012年4月12日
發(fā)明者余俊杰, 周常河, 曹紅超, 王少卿, 賈偉, 麻健勇 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所