显微镜光路系统、显微镜及校准方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了显微镜光路系统、显微镜及校准方法、装置、设备及介质，所述系统包括：光源、起偏模块、分束镜、物镜、检偏模块、物镜电荷藕合器件CCD图像传感器；其中，起偏模块、光源与分束镜在同一水平线上；起偏模块位于光源与分束镜之间，用于将光源发出的光束调制成特定的偏振态；检偏模块、分束镜、物镜以及CCD图像传感器在同一竖直线上；检偏模块位于分束镜与CCD图像传感器之间，用于对分束镜透射的光进行检偏。本发明专利技术实施例的技术方案实现提供一种固化的测量装置，避免对穆勒矩阵测量系统中的旋转对称性造成破坏，便于提取测量样品中的角度无关参量。

【技术实现步骤摘要】
显微镜光路系统、显微镜及校准方法、装置、设备及介质
本专利技术实施例涉及显微镜
，尤其涉及一种显微镜光路系统、显微镜及校准方法、装置、设备及介质。
技术介绍
光学显微镜广泛应用于医疗卫生机构和科研单位做生物学、病理学、细菌学观察研究、临床实验和医疗检验；工厂和实验室对材料的分析和鉴定。背向散射类型光学显微镜则可以用于厚生物组织和材料的观测分析和鉴定。目前的常规光学成像方法中大都需要对生物样品进行染色处理，这必然会对细胞的生理过程造成一定的影响。穆勒矩阵成像技术通过测量样品的穆勒矩阵来提取样品的信息，它是一种非标记、非侵入、低损伤、亚细胞分辨率检测技术，与现有的光学成像系统有非常好的兼容性，通过调制照明光路的起偏态和探测光路的检偏态多次测量从而计算得到样品的穆勒图像。然后通过穆勒矩阵分解或者穆勒矩阵变换等操作便可以获取样品的本征物理参量从而获取样品的微观结构信息。穆勒矩阵成像技术不需要对样品做染色处理也不依赖于高分辨就可以获取非常丰富的样品亚微米显微结构信息，而这些信息在常规光学成像系统中却难以被观察到。目前，常用的背向散射穆勒成像技术手段多是非共轴的，即起偏光路和检偏光路呈一定的夹角。在现有非共轴的背向穆勒矩阵显微镜中，光源提供光束，光束经过分束镜后首先被反射经过物镜后照射在样品上，样品的背向散射光经过物镜原路返回至分束镜，并透过分束镜照射在CCD中。非共轴背向散射装置结构简单校准容易，但是起偏光路和检偏光路的夹角会给样品的穆勒矩阵测量带来直接影响，而且会破坏穆勒矩阵测量系统中的旋转对称性，且不利于提取测量样品中的角度无关参量。此外非共轴背向散射穆勒矩阵测量方案也不利于与显微镜系统相结合形成固化的测量装置。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种显微镜光路系统、显微镜及校准方法、装置、设备及介质，通过提供一种固化的测量装置实现共轴背向穆勒矩阵显微成像功能，具备提取穆勒矩阵旋转不变量的先天优势，便于提取测量样品中的角度无关参量，同时提高共轴背向穆勒矩阵显微成像功能的精度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种显微镜光路系统，包括：光源、起偏模块、分束镜、物镜、检偏模块、物镜电荷藕合器件CCD图像传感器；其中，所述起偏模块、所述光源与所述分束镜在同一水平线上；所述起偏模块位于所述光源与所述分束镜之间，用于将所述光源发出的光束调制成特定的偏振态；所述检偏模块、所述分束镜、所述物镜以及所述CCD图像传感器在同一竖直线上；所述检偏模块位于所述分束镜与所述CCD图像传感器之间，用于对所述分束镜透射的光进行检偏。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种显微镜，所述显微镜集成了如第一方面所述的显微镜光路系统。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种显微镜校准方法，应用于第二方面所述的显微镜，包括：获取对标准样品进行多次测量得到的光强数据，将所述光强数据作为第一光强数据；对所述第一光强数据进行预处理，得到第二光强数据；根据目标起偏矩阵和目标检偏矩阵构建第一仪器矩阵；其中，所述目标起偏矩阵为多次测量得到的各起偏矩阵组合形成的矩阵，所述目标检偏矩阵为多次测量得到的各检偏矩阵组合形成的矩阵；根据所述第二光强数据和所述第一仪器矩阵求解设定数量的系统误差；根据所述第一仪器矩阵和系统误差确定第二仪器矩阵；其中，所述第二仪器矩阵用于获取待测样品的目标穆勒矩阵。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种显微镜校准装置，其特征在于，包括：第一数据获取模块，用于获取对标准样品进行多次测量得到的光强数据，将所述光强数据作为第一光强数据；第二数据获取模块，用于对所述第一光强数据进行预处理，得到第二光强数据；矩阵构建模块，用于根据目标起偏矩阵和目标检偏矩阵构建第一仪器矩阵；其中，所述目标起偏矩阵为多次测量得到的各起偏矩阵组合形成的矩阵，所述目标检偏矩阵为多次测量得到的各检偏矩阵组合形成的矩阵；误差求解模块，用于根据所述第二光强数据和所述第一仪器矩阵求解设定数量的系统误差；矩阵确定模块，用于根据所述第一仪器矩阵和系统误差确定第二仪器矩阵；其中，所述第二仪器矩阵用于获取待测样品的目标穆勒矩阵。第五方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本专利技术任意实施例所提供的显微镜校准方法。第六方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本专利技术任意实施例所提供的显微镜校准方法。本专利技术实施例通过在显微镜光路系统中添加相应的起偏模块和检偏模块，从而实现共轴背向穆勒矩阵显微成像功能，同时针对共轴背向穆勒矩阵显微技术提供了一种显微镜校准方法，该方法通过获取对标准样品进行多次测量得到的光强数据作为第一光强数据后进行预处理得到第二光强数据；根据目标起偏矩阵和目标检偏矩阵构建第一仪器矩阵；并根据第二光强数据和第一仪器矩阵求解设定数量的系统误差；最后根据第一仪器矩阵和系统误差确定第二仪器矩阵，实现对显微镜的校准功能，解决了现有非共轴穆勒矩阵测量中时旋转对称性破缺问题，通过提供一种固化的测量装置实现共轴背向穆勒矩阵显微成像功能，避免对穆勒矩阵测量系统中的旋转对称性造成破坏，具备提取穆勒矩阵旋转不变量的先天优势，便于提取测量样品中的角度无关参量，同时提高共轴背向穆勒矩阵显微成像功能的精度。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种显微镜光路系统的示意图；图2是本专利技术实施例三提供的一种显微镜校准方法的流程图；图3是本专利技术实施例三提供的一种显微镜的校准和测量方法的流程图；图4是本专利技术实施例四提供的一种显微镜校准装置的示意图；图5为本专利技术实施例五提供的一种计算机设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种显微镜光路系统的示意图，如图1所示，该显微镜光路系统的结构包括：光源10、起偏模块20(PolarizationStateGenerator,PSG)、分束镜30、物镜40、检偏模块50(PolarizationStateAnalyzer,PSA)、物镜电荷藕合器件CCD图像传感器60；其中，起偏模块20、光源10与分束镜30在同一水平线上；起偏模块20位于光源10与分束镜30之间，用于将光源10发出的光束调制成特定的偏振态；检偏模块50、分束镜30、物镜40以及CCD图像传感器60在同一竖直线上；检偏模块50位于分束镜30与CCD图像传感器60之间，用于对分束镜30透射的光进行检偏。如图1所示，在本专利技术实施例中，光源10可以采用发光二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显微镜光路系统，其特征在于，包括：光源、起偏模块、分束镜、物镜、检偏模块、物镜电荷藕合器件CCD图像传感器；其中，所述起偏模块、所述光源与所述分束镜在同一水平线上；所述起偏模块位于所述光源与所述分束镜之间，用于将所述光源发出的光束调制成特定的偏振态；所述检偏模块、所述分束镜、所述物镜以及所述CCD图像传感器在同一竖直线上；所述检偏模块位于所述分束镜与所述CCD图像传感器之间，用于对所述分束镜透射的光进行检偏。

【技术特征摘要】
1.一种显微镜光路系统，其特征在于，包括：光源、起偏模块、分束镜、物镜、检偏模块、物镜电荷藕合器件CCD图像传感器；其中，所述起偏模块、所述光源与所述分束镜在同一水平线上；所述起偏模块位于所述光源与所述分束镜之间，用于将所述光源发出的光束调制成特定的偏振态；所述检偏模块、所述分束镜、所述物镜以及所述CCD图像传感器在同一竖直线上；所述检偏模块位于所述分束镜与所述CCD图像传感器之间，用于对所述分束镜透射的光进行检偏。2.根据权利要求1所述的显微镜光路系统，其特征在于，所述起偏模块包括：第一波片和第一偏振片；所述检偏模块包括：第二波片和第二偏振片；其中，所述第一波片和所述第一偏振片之间的位置关系，与所述第二波片和所述第二偏振片之间的位置关系不同。3.根据权利要求2所述的显微镜光路系统，其特征在于，还包括：驱动装置，用于驱动所述第一波片和所述第二波片转动。4.一种显微镜，其特征在于，所述显微镜集成了如权利要求3所述的显微镜光路系统。5.一种显微镜校准方法，其特征在于，应用于权利要求4所述的显微镜，包括：获取对标准样品进行多次测量得到的光强数据，将所述光强数据作为第一光强数据；对所述第一光强数据进行预处理，得到第二光强数据；根据目标起偏矩阵和目标检偏矩阵构建第一仪器矩阵；其中，所述目标起偏矩阵为多次测量得到的各起偏矩阵组合形成的矩阵，所述目标检偏矩阵为多次测量得到的各检偏矩阵组合形成的矩阵；根据所述第二光强数据和所述第一仪器矩阵求解设定数量的系统误差；根据所述第一仪器矩阵和系统误差确定第二仪器矩阵；其中，所述第二仪器矩阵用于获取待测样品的目标穆勒矩阵。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取对标准样品进行多次测量得到的光强数据，包括：根据如下公式计算所述第一光强数据：其中，I(q)为第q次测量得到的光强数据；q为测量次数；a0、an以及bn为傅里叶系数，γ为所述显微镜中的第一波片和第二波片的每次旋转角度的最大公约数，N为最大傅里叶级数。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据目标起偏矩阵和目标检偏矩阵构建第一仪器矩阵，包括：根据如下公式计算所述第一仪器矩阵：Fij＝AiuGvi其中，Fij为第一仪器矩阵中第i行第j列元素，Aiu为所述目标检偏矩阵中的第i行第u列元素，Gvi为所述目标起偏矩阵中的第v行第i列元素；u为矩阵列号，v为矩阵行号，u＝mod(j-1，4)+1，其中，所述起偏矩阵和所述检偏矩阵通过如下公式确定：G(q)＝MS1MR1(δ1，θ1)Mp1SinA(q)＝cMp2(∈5)MR2(δ2，θ2)MS2其中，θ1＝(q-1)ω1+∈3，θ2＝(q-1)ω2+∈4G(q)为第q次测量的起偏矩阵，A(q)为第q次测量的检偏矩阵，Sin为入射光束的斯托克斯向量，Mp1为第一偏振片的穆勒矩阵，MR1(δ1，θ1)为考虑误差的第一波...

【专利技术属性】
技术研发人员：马辉，陈振华，姚悦，朱垣洹，刘瑞奇，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：广东,44