细胞作为生物个体的基本构成单位和功能单位,拥有着各种各样的复杂形态与结构,特别是在不同个体和不同健康状态下其个体之间差异尤为显著。而随着科学家们在现代医学领域的进一步研究发现,细胞的形态信息在疾病检测、诊断、治疗以及新药物研发过程中都起着至关重要的作用。因此细胞成像技术作为对细胞形貌进行采集的一种行之有效的手段就变得尤为重要。光学相位成像技术由于其能够对低散射的相位体即生物细胞进行检测而被广泛应用于该领域,特别是定量相位显微技术在近十年来得到了显著的发展。该技术融合了数字全息、光学显微和现代数字处理等技术,通过对样品透射或反射光进行分析从而实现对样品的无介入、无辐射、无接触、无损伤、实时定量测量。并通过其良好的纳米级测量精度使其成为了细胞检测领域的主要技术之一。在通过对大量相位显微技术及相位恢复方法的相关资料进行阅读的基础上,并总结对比了传统成像技术之中的不足。为了能够充分发挥离轴和同轴干涉成像方法的特点,本文在离轴干涉相位成像技术和同轴干涉相位成像技术的基础上提出了一种基于迈克尔逊干涉光路的通过使用双Dove棱镜来搭建的同轴和离轴干涉成像系统。其能够分别进行同轴和离轴干涉相位成像,而且最少地采用透镜,从而有效地减少了光学畸变。并因其简单的光学结构、便捷的操作以及低廉的成本使其在相位显微方面具有良好的实用性和推广意义。另一方面在传统相位显微成像技术中,通过重建得到的只是样品在轴向方向上的伪厚度分布信息。为了能够获得更好更清晰更真实的生物细胞样品的三维亚结构信息,就需要采集并分析更多的相位图来进行样品的重建。因此在本文中为了能够获取基于最大熵层析方法下样品细胞的完整三维信息,提出了一种利用侧向位移分光棱镜搭建出的基于双正交光路的正交干涉成像系统。该方法可以在同一时间获取样品在两正交方向上的两幅干涉图样,并通过相关相位恢复方法即可获得生物细胞的三维形貌以及其亚结构特征。不同于传统离轴干涉成像技术只能将样品的相位信息进行轴向采集和堆叠,该方法仅需要通过从正交方向上采集到的两幅干涉图样就能够恢复解耦出样品的全部空间信息。其有效性和可靠性都通过计算机程序模拟和搭建实验测量结果对其进行了验证。该技术可以被广泛的应用于相位显微,特别是对透明样品进行相位显微成像,如生物细胞相位成像以及相位测量等领域中。本文提出了两种不同的成像系统,并在正交相位成像方法的实验方面打下了一定基础,使其能够成功的对样品进行清晰成像。为进一步对生物细胞样品三维正交成像的研究探索提供了新的思路。