편광 격자 기반 정량적 위상 이미징을 위한 미분 간섭 현미경 모듈 개발

Differential Interference Contrast Microscopic Module Using a Polarization Grating for Quantitative Phase Imaging

본 연구에서는 간단한 구조의 층밀림 간섭계 기반의 정량적 위상 이미징을 위한 미분 간섭 현미경 모듈을 제안한다. 제안하는 모듈은 복굴절성과 편광 광 분할기의 특성을 갖는 기하 위상 소자 중의 하나인 편광 격자를 이용하여 층밀림 간섭계 구조로 구성되고, 편광 카메라를 통해 획득된 4개의 편광 영상으로 정량적인 위상차 영상뿐만 아니라 일반적인 명시야 현미경 영상을 동시에 추출할 수 있다. 또한, 제안하는 모듈의 실시간 영상 획득 가능성, 안정성 및 소형화로 인해 기존의 현미경에 편리하게 적용할 수 있다. 제안하는 시스템을 검증하기 위해 다양한 시편에 대한 명시야 영상 및 위상차 영상을 획득하였고, 또한 이들 영상들을 합성하여 보다 가독성이 높은 시편 영상을 획득하였다.

We propose a compact differential interference contrast microscopic module, which enables snapshot measurements for quantitative phase imaging. The proposed module adopts the lateral shearing interferometric principle, which can obtain self-interference without a reference. Due to the absence of the reference, the system is more stable than the typical interferometric systems. It uses a polarization grating to generate two laterally shifted wavefronts based on its birefringence and polarizing beam-splitting characteristics. Furthermore, the use of a polarization camera does not require sequential measurements for the phase extraction. In the experiments, we observe and measure the timely varying changes of various specimens to verify the system performance with the bright field images and phase contrast images. Because the proposed microscopic module also has the merit of being adaptable to typical microscopy instead of using an imaging camera, it can conveniently replace conventional contrast microscopy.