[发明专利]一种白光同轴干涉相移显微镜系统和显微成像方法

说明书

技术领域

本发明显微成像技术领域，尤其涉及一种白光同轴干涉相移显微镜系统和显微成像方法。

背景技术

普通显微镜成像只是使得光的振幅变化(亮度)和波长变化(颜色)得以被观察，但活的微小生物体大多是无色透明的，当光线通过时，波长和振幅变化不显著，这样在明场显微镜检查下就难于观察清晰。为了克服这一困难，人们采用了如染色等措施，使得被检物体的颜色及亮度发生变化。但这种方法大部分时候用于非活体状态，应用到活体时效果不是特别理想。当然，缩小聚光镜的孔径光阑，以增加明暗对比，但这样细微结构又难于被分辨，同时亮度随之降低。

近年来，由于计算机的普及，全息干涉术也有了长足的进步。其中一个最重要的部分就是相移干涉术(Phase-shifting Interferometry，PSI)。PSI不是一种具体的光学硬件结构，而是一种可以用在各种测量条件下的数据获取和数据分析方法。PSI具有相当高的测量重复精度、精度和稳定度。

近年来出现了结合空间光调制器和显微镜完成对细胞和病理切片相位恢复的技术，均是利用透镜的傅里叶变换特性使得低频信息和高频信息分离，又使用空间光调制器对低频信息单独调制。然而，在这些方法中，两路干涉光光强严重不匹配，造成最后相干成像时，由相移产生的光强变化非常小，如果使用昂贵的sCMOS相机来提高信噪比，则成本大大增加。

发明内容

本发明的目的在于，解决白光同轴干涉相移显微镜系统中干涉调制度低的问题。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。

一种白光同轴干涉相移显微镜系统，其包括显微镜装置和相位成像装置，所述相位成像装置包括光源、第一透镜、透射式纯振幅空间光调制器、第二透镜、第三透镜、反射式纯相位空间光调制器、第四透镜以及相机，所述光源发出的光依次经过所述显微镜装置、第一透镜、透射式纯振幅空间光调制器、第二透镜、第三透镜、反射式纯相位空间光调制器以及第四透镜后，形成的图像由所述相机接收；所述透射式纯振幅空间光调制器加载有一个和所述图像的频谱相匹配的图样用于降低低频信息的光强，以使所述低频信息和高频信息的光强相当；所述反射式纯相位空间光调制器的入射角度＜10°；所述第一、第二透镜组成一个四倍焦距系统，所述第二、第三透镜组成一个四倍焦距系统，所述第三、第四透镜组成一个四倍焦距系统；所述反射式纯相位空间光调制器上加载有相移量不同的多个图样以调制所述低频信息。

本发明一实施例中，所述反射式纯相位空间光调制器上依次加载的相移量为0，

本发明一实施例中，所述显微镜装置的显微镜成像面与所述第一透镜的前焦面重合，所述透射式纯振幅空间光调制器位于所述第一透镜的后焦面，所述反射式纯相位空间光调制器位于所述第三透镜的后焦面；所述相机位于所述第四透镜的后焦面。

本发明一实施例中，所述光源为卤素灯。

本发明一实施例中，所述显微镜装置沿光路行进方向依次包括集光镜、孔径光阑、聚光镜、显微物镜、反射镜和镜筒透镜；所述光源发出的光线首先进入所述集光镜；待测样品位于所述聚光镜和所述显微物镜之间。

本发明一实施例中，所述显微物镜为40倍物镜时，所述孔径光阑的数值孔径为0.09。

基于前述任一显微镜系统的显微成像方法包括以下步骤：

所述显微镜装置形成的物像由所述第一透镜进行傅立叶变换后，低频信息和高频信息在所述透射式纯振幅空间光调制器上分开；

在所述透射式纯振幅空间光调制器上加载一个和图像频谱相匹配的图样，以降低所述低频信息的光强，使所述低频信息和所述高频信息的光强相当；

在所述反射式纯相位空间光调制器上加载相移量不同的多个图样以调制干涉光路。

本发明一实施例中，利用四步相移法调制所述干涉光路。

相较于现有技术，本发明利用透射式纯振幅空间光调制器控制参考光光强，可以将干涉对比度调至最大，进而不再需要昂贵的sCMOS来获得高信噪比的信号，减少了成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例提供的白光同轴干涉相移显微镜系统的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的加载在反射式纯相位空间光调制器上的四幅图样。

具体实施方式