[实用新型]一种用于无透镜显微系统的彩色相干成像装置

说明书

本实用新型公开了一种用于无透镜显微系统的彩色相干成像装置，属于生物医学显微成像领域，所述装置包括：照明单元、光纤耦合单元、滤波单元和探测成像单元；照明单元，用于输出红、绿、蓝三色光源，且每个光源均为窄带光源；光纤耦合单元，用于将所述红、绿、蓝三色光源耦合入同一光纤中；滤波单元，用于对所述光纤输出的复合光进行空间域滤波和频域滤波；探测成像单元，用于对三色光源进行解调，并进行图像高分辨还原。本实用新型的成像装置将红、绿、蓝三色窄带光源耦合到同一光纤中形成复合光，并且在解调过程中通过线性运算消除颜色串扰，能够在无镜高分辨单帧成像的基础上，实现彩色成像。

技术领域

本实用新型属于生物医学显微成像领域，更具体地，涉及一种用于无透镜显微系统的彩色相干成像装置。

背景技术

在生物医学即时检测过程中，常常需要分析细胞、微生物等微小样品的形态学信息以及核酸、抗原抗体等生化反应后的荧光影像信息，而这些信息的获取通常需要用到显微成像设备。传统的光学显微镜主要由光源、光学透镜、光检测器三部分组成。光学透镜的主要作用是将样品进行光学放大并将其聚焦在光检测器上进行成像。但光学透镜通常需要和光学镜筒、光圈以及调焦系统等部件配合使用以获得清晰的图像，大大增加了显微镜的体积和复杂程度，成为显微镜用于即时检测领域必须克服的一大阻力。

相比传统显微镜，无透镜显微镜作为新型的显微镜系统，以其大视场和应用简便的特性在生物医学领域获得青睐。无透镜成像技术是将样品与电荷耦合元件CCD或互补金属半导体氧化物CMOS芯片等光检测器紧密接触，无需光学元件，直接对样品进行成像的技术。目前最为主流的无镜系统为相干无透镜显微成像系统，通过使用相干光源进行全息照明，可以为其显微成像带来极高的稳定性，其景深从数十微米扩展到数毫米，并且可以额外提取物体的相位信息，因此成为了主要的研究方向。

然而，目前相干无透镜显微系统也存在一定的缺点，由于相干无镜系统必须使用窄带相干光源实现全息成像，照明的光源必须是严格单色的(带宽±10nm以内)，所以目前相干无透镜显微系统不具有彩色成像的能力，但在许多领域，如生物医学相关的应用中，彩色图像提供了样品的附加信息和对比度，因此是优选的研究对象。

总体而言，目前亟需提出一种在无镜高分辨单帧成像的基础上，实现彩色多通道成像的装置。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于无透镜显微系统的彩色相干成像装置，旨在解决目前相干无透镜显微系统只能单色成像，不能实现彩色成像的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于无透镜显微系统的彩色相干成像装置，包括：照明单元、光纤耦合单元、滤波单元和探测成像单元；

所述照明单元，用于输出红、绿、蓝三色窄带光；

所述光纤耦合单元，用于将所述红、绿、蓝三色窄带光耦合入同一光纤中，输出复合光；

所述滤波单元，用于对所述光纤输出的复合光进行空间域滤波和频域滤波后，照射在样本上；

所述探测成像单元，用于接收所述样本经过照射后产生的初始图像，并对所述初始图像进行解调和高分辨还原。

进一步地，所述红、绿、蓝三色窄带光线宽在18nm至35nm之间。

进一步地，所述所述光纤耦合单元，包括光源光纤耦合子单元和光纤合路耦合子单元；

所述光源光纤耦合子单元，用于分别将红、绿、蓝三色窄带光耦合进三根光纤；

所述光纤合路耦合子单元，用于将三根光纤中的三色窄带光耦合进同一光纤中。

进一步地，所述光源光纤耦合子单元为渐变折射率棒状透镜。

进一步地，所述光纤合路耦合子单元为3x1的光纤耦合器。