[发明专利]一种基于色散的相位物体成像设备及方法

说明书

本发明公开了一种基于色散的相位物体成像设备，包括可编程LED阵列板和聚光镜组，该聚光镜组放置在显微镜成像系统的载物台的下方或者上方，控制系统由编辑程序生成照明图样，通过点亮可编程可编程LED阵列板生成照明图样，通过可编程LED阵列板控制照明光源的波长和光强度，触发相机曝光。步骤如下：将显微镜光学成像系统的显微物镜切换到合适倍率的普通物镜；利用硬件电路和软件编程同时控制可编程LED阵列板，该点亮的区域与显微物镜的数值孔径相匹配；通过编程控制照明光源中已经混合了所需要的多种波长信息；将拍照的结果进行图像处理，分别提出不同波长的成像结果，通过分析不同波长下相位物体成像的差异，分析相位物体整体的分布情况。

技术领域

本发明涉及光学显微测量、成像技术领域，特别涉及一种基于色散的相位物体成像设备及方法。

背景技术

相位物体一般是透明无色的样本，这类物体的振幅透射率分布均匀，但折射率或厚度的空间分布不均匀，因此相位物体的光波振幅改变甚小，相位改变却非常大。人眼或其他光探测器都只能判断物体的振幅变化(光强信息)而无法判断其相位的变化，因此也就不能“看见”相位物体，即不能区分相位物体内厚度或折射率不同的各个部分。目前用于观察相位物体的显微镜有相衬显微镜和微分干涉相衬显微镜(DIC)。

相位物体在普通的透射光显微镜下观察对比度很低，但是，相位物体的折射率或厚度的空间变化，可以使得光通过相位物体后其相位延迟或提前，最终将相位的区别转变为振幅(光强度)的区别，将相位物体可视化。还可以通过干涉的方法将相位变化转换为强度的变化。

但是，这两种成像方式都相对于普通的透射光显微镜相对复杂，对光路和样本有特定的要求，样本不能太厚，而且价格更高；这种复杂的显微镜一般需要有经验的显微镜工作者，而且对于光路的调试既耗时又费力，为此，我们提出一种基于色散的相位物体成像设备及方法来解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于色散的相位物体成像设备及方法，在显微镜明场成像时，其衬度主要依赖于吸光度，对于无色透明的相位物体，其边缘或内部较薄的区域衬度过低，给数据分析造成困难。其基本原理是，相位物体内部折射率或厚度的空间分布不均匀，因此当不同波长对相位物体进行照射时，会存在差异，通过检测不同波长的光照射形成的差异情况，分析该区域相位物体的分布情况。不仅提高了在普通的透射显微镜下观测相位物体的清晰度，同时通过不同波长光的组合，使拍照效率提高了一倍。而且该方法适用于各种模式的显微镜，有很强的兼容性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于色散的相位物体成像设备，包括可编程LED阵列板和聚光镜组，其中可编程LED阵列板放置于聚光镜组的前焦面上，该聚光镜组放置在显微镜成像系统的载物台的下方或者上方，也可以利用现有显微镜的聚光镜组装置。从而实现不同照明图案、不同波长和不同亮度的照明方式，完成相位物体的显微成像。

进一步的，显微镜系统包括样品载物台、显微镜物镜、光路转折镜、筒镜透镜、相机以及控制系统。

进一步的，所述可编程LED阵列板可编程控制系统或者具有不少于两种的波长模式的光源作为照明光源，分别提出两种波长分别为红(620nm～760nm)和蓝(440nm～472nm)的成像结果，其照亮区域要能尽可能的覆盖聚光镜组前焦面的所有有效区域，为了满足不同波长和不同亮度的照明需求。

进一步的，所述可编程LED阵列板可由不同颜色的灯珠组成，像素分辨率10×10至480×272，像素尺寸为10微米到10毫米。

进一步的，由编辑程序生成照明图样，通过点亮可编程可编程LED阵列板生成照明图样，通过可编程LED阵列板控制照明光源的波长和光强度，触发相机曝光，完成图像采集，完成图像处理。