[发明专利]多模式成像手机显微镜装置

说明书

本发明公开了一种多模式成像手机显微镜装置，主要包括照明控制系统、成像系统；所述照明控制系统包括单片机、LED阵列，用于通过单片机控制LED阵列发光形成编码照明；所述成像系统包括物平面、无限远物镜、结像透镜、手机相机的成像靶面，所述照明控制系统发出的光线照射在物平面上的样本，通过样本的光线经过无限远物镜，进入结像透镜，以汇聚光到达手机相机的成像靶面进入手机相机，实现多模式显微成像效果。本发明结构紧凑、使用便捷，在无复杂光学结构前提下可以同步实现明场、暗场和差分三种成像模式，通过单片机控制LED阵列实现编码照明，结合手机APP的方式，即能够实时完成多模式的显微成像图像的采集及处理。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种多模式成像手机显微镜装置。

背景技术

光学显微镜(Optical microscope,OM)是一类为了方便人们获取细微物质结构信息的光学仪器。作为生命活动的最基本单位，细胞一直都受到生物学和医学的广泛关注，是其研究的重要目标。通过使用显微镜对细胞进行观测，我们可以了解生命体的形成过程，研究细胞的显微结构，分析细胞的差异性。在医学领域，病原体的检测为疾病诊断提供了必不可少的助力。检测人员通过对带有病原体细胞的观测，分析药物对细胞的作用及其动态过程。在观测药物进入细胞的动态过程中，医护人员能够确保目标的定位和定量。此外，通过对各种细胞内部的细胞器、生物酶和其他大分子的分布和定量分析，专业人士可以确认细胞的生理状态。而以上细胞等生物样本的观测都需要用到一种极其重要的观测手段，即显微成像技术。

现代光学显微技术种类繁多，包括明场成像、暗场成像、相衬显微成像和偏光显微成像、荧光显微成像等。在现代光学显微成像系统中，明场成像、暗场和相衬显微成像是最为常用的三种。明场成像和暗场成像的主要区别就在于照明方案的不同。在显微成像领域，允许照明光通过物镜成像的为明场成像；将照明光束遮挡，只允许样品的散射光通过物镜成像的称之为暗场成像。明场和暗场成像可以获得不同类型的样本信息，适用于不同类型的样本成像。对于不透明样本，由于样本的各个部分折射率分布的不同，折射光线存在振幅的强弱差异，因此可以用明场和暗场成像。

对于弱相位样本，特别是纯相位样本，由于光线直接透过样本，几乎不存在振幅的变化，因此明场和暗场成像不能对其观察清晰成像。观察弱相位物体，常用染色方法观测。外源性染色往往对生物样本存在损伤，另外一些人源稀有细胞并不适合染色观察后培养。

相衬显微镜的出现很好的解决了上述问题。1935年，荷兰科学家Zernike发明了相差显微镜，并且成功用其观察到了未染色标本的内部细微结构。样本的细微结构会显著影响光线的光程，不同光程的光线干涉决定了成像质量。在观察未染色的生物标本和活细胞的内部结构时，细胞细微结构的厚度不同，不同部位折射率的不同。利用光通过样本发生的干涉现象和衍射现象，把相差变为了振幅差，进而用来观察活细胞和未染色的标本的细微内部结构。相差显微镜的发明提升了成像的衬度，弥补传统的透明样本需要先染色才能在光学显微镜下观察的不足。但是，相衬显微镜和相差的结构较复杂，实验的场景有一定的限制。差分成像是一种类似于相差显微成像的显微成像方法。采用合适的照明设计，可以有效地提高显微成像的清晰度。

传统光学显微镜装置体积较大、质量较重，不易移动、携带不方便，价格昂贵、结构复杂，且其观察到的图像不能够及时有效地保存；

因此亟需提供一种新型的多模式成像手机显微镜装置来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、使用便携的多模式成像手机显微镜装置，能够结合手机摄像头实现明场成像、暗场成像和差分成像的照明模式，从而在手机上实现多模式显微成像效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多模式成像手机显微镜装置，主要包括照明控制系统、成像系统；

所述照明控制系统包括单片机、LED阵列，用于通过单片机控制LED阵列发光形成编码照明；