一种白光实时细胞体积精密测量仪制造技术

本发明专利技术公开了一种白光实时细胞体积精密测量仪，其包括分光棱镜以及设置于分光棱镜上下方的显微镜光路和设置于分光棱镜一侧的成像光路，所述显微镜光路由上至下依次包括光学照明系统、孔径光阑、第一望远透镜对、聚光镜、载物台、物镜和分光棱镜，所述孔径光阑上设有随机分布的阵列针孔，所述成像光路由外至内依次包括CCD、傅里叶变换镜头、纯位相液晶光阀、第三望远透镜对，共轭光栅和第二望远透镜对，所述显微镜光路的光轴与分光棱镜垂直，所述成像光路的光轴与显微镜光路的光轴垂直，且显微镜光路的光轴与成像光路的光轴的交点在分光棱镜的分光面上。本发明专利技术可以实时精密检测细胞的表面精细轮廓或细胞的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种白光实时细胞体积精密测量仪
本专利技术涉及精密检测
，尤其涉及一种白光实时细胞体积精密测量仪。
技术介绍
最早实现透明细胞观察的是因为专利技术相衬成像技术而获得诺贝尔奖的泽尼克教授。90年代以来典型的以细胞为对象的检测仪器为流式细胞仪。多数流式细胞计是一种零分辨率的仪器，它只能测量一个细胞的诸如总核酸量，总蛋白量等指标。2000年以来随着定量位相成像技术的发展，出现了各种各样的以透明细胞为研究对象的光学系统。由光路结构上来看定量位相成像技术有共路和双光路两种形式，又由使用的光源来看有使用激光的和使用白光的定量位相成像技术。相比之下，共路型系统的抗振能力优于双光路型的系统。使用激光的系统由于散斑现象的存在使得成像效果落后于使用白光的系统。对于细胞的观察，由于荧光技术的使用在横向上已经获得了超越衍射极限的成就。但是细胞在观察前必需染色，它破坏了细胞的自然生命规律影响了细胞的生命活动。因此研究一种无染色的光学精密检测技术是有现实意义的。而定量位相成像技术在纵向上可提供超高分辨率的一种技术，其纵向光程精度可达0.1nm，而且它是一种无需染色的光学检测技术。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种实时精密检测细胞的表面精细轮廓或细胞的体积的白光实时细胞体积检测仪。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种白光实时细胞体积精密测量仪，其包括分光棱镜以及设置于分光棱镜上下方的显微镜光路和设置于分光棱镜一侧的成像光路，所述显微镜光路由上至下依次包括光学照明系统、孔径光阑、第一望远透镜对、聚光镜、载物台、物镜和分光棱镜，所述孔径光阑上设有随机分布的阵列针孔，所述成像光路由外至内依次包括CCD、傅里叶变换镜头、纯位相液晶光阀、第三望远透镜对，共轭光栅和第二望远透镜对，所述显微镜光路的光轴与分光棱镜垂直，所述成像光路的光轴与显微镜光路的光轴垂直，且显微镜光路的光轴与成像光路的光轴的交点在分光棱镜的分光面上。进一步的，所述光学照明系统包括依次设置的三色LED灯、起偏片和磨砂片。进一步的，所述孔径光阑通过第一望远透镜对与聚光镜的后焦面共轭。进一步的，所述孔径光阑上的随机阵列针孔与纯位相液晶光阀上显示纯位相光栅共轭。进一步的，所述望远透镜对和之间还设置有视野光阑。进一步的，所述载物台设置于六维调整台上。进一步的，所述物镜为10x、20x或40x的低放大倍数数值孔径在0.3-0.85之间的无限远平场复消色差物镜。进一步的，所述分光棱镜为直角宽带分光棱镜。进一步的，所述液晶光阀为纯位相电寻址PAL型液晶光阀，所述液晶光阀连接于电脑，由电脑控制其显示内容。进一步的，所述显微镜光路还包括设置在分光棱镜下方的明场观察辅助光路，所述明场观察辅助光路从上到下依次包括成像透镜和CCD。本专利技术采用以上技术方案，采用透射式显微镜光路系统，对孔径光阑上随机分布的阵列针孔在液晶面的共轭像，利用纯位相光栅衍射分光可得到自干涉的直射光和散射光。这种共路自干涉的结构相比于现有的定量位相成像技术而言具有更好的抗震抗干扰性能；相比于现有相衬技术中的环孔式孔径光阑，本专利技术的随机阵列针孔破坏原来环孔式孔径光阑对应的环孔式相位板的对称性，改善表面轮廓梯度较大的局部区域的成像的边晕效应，较好的保持像的空间频率分布与物的空间频率分布之间的一致性；在纯位相液晶光阀面上显示数字二元位相光栅和闪耀光栅，可通过改变液晶光阀的电压来调节数字二元位相光栅的高低位相差和闪耀光栅的闪耀角，依据实际情况对直射光和散射光的强度做适应性调整，从而调整图像的对比度，以提高分辨精度；纯位相液晶光阀离轴使用，具有更准确的光波前表达能力；由于离轴使用液晶光阀带来的色差由液晶光阀前方所设置的共轭光栅消除；本专利技术的静态观察样本的相位求解使用Stoilov算法，通过调节液晶光阀可将直射光和散射光的相位差分别设为-π/2、0、π/2、π、3π/2，只需五次成像即可算出细胞的表面精细轮廓或细胞的体积，后期图像处理也只需简单的数学计算和位相解包裹运算；本专利技术的动态实时观察样本的相位求解需利用彩色CCD一次成像，获得RGB三种颜色即三个不同中心波长的不同位相偏差的图片，图片上每个点都对应得到三个方程，而每个方程中刚好有三个未知数即背景光强度，调制度和位相差，因此该方法可用于实时动态求解细胞的表面精细轮廓或细胞的体积。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明：图1为本专利技术白光实时细胞体积精密测量仪的系统结构示意图；图2为孔径光阑的阵列针孔的结构示意图；图3为纯位相液晶光阀上显示的位相灰度图；图4为数字二元位相光栅的剖面图；图5为闪耀光栅的剖面图。具体实施方式如附图1所示，本专利技术包括分光棱镜112以及设置于分光棱镜112上下方的显微镜光路和一侧的成像光路；所述显微镜光路由上至下依次包括具有三色LED灯101的科勒照明系统光源、孔径光阑105、第一望远透镜对106、108、聚光镜109、载物台110和物镜111及分光棱镜112，所述孔径光阑105上设有随机分布的阵列针孔；所述成像光路由外至内依次包括CCD125、傅里叶变换镜头124、纯位相液晶光阀122、第三望远透镜对119、121、共轭光栅117和检偏片118以及第二望远透镜对115、116，所述显微镜光路的光轴与分光棱镜112垂直，所述成像光路的光轴与显微镜光路的光轴垂直，且显微镜光路的光轴与成像光路的光轴的交点在分光棱镜112的分光面上。本专利技术采用透射式显微镜光路系统，对孔径光阑上随机分布的阵列针孔在液晶面的共轭像，利用纯位相光栅衍射分光可得到自干涉的直射光和散射光。这种共路自干涉的结构相比于其它技术而言具有更好的抗震抗干扰性能；相比于现有相衬技术中的环孔式孔径光阑，本专利技术的阵列针孔式的孔径光阑还可以改善表面轮廓梯度较大的局部区域的成像的边晕效应；在纯位相液晶光阀面上显示数字二元位相光栅和闪耀光栅，可通过改变液晶光阀的电压来调节数字二元位相光栅的高低位相差和闪耀光栅的闪耀角，依据实际情况对直射光和散射光的强度做适应性调整，从而调整图像的对比度，以提高分辨精度；本专利技术的纯位相液晶光阀的离轴使用使得波前表达更加准确，进入CCD的光不混有杂光；由此在CCD面上产生的色差由设置的共轭光栅加以消除；本专利技术的静态观察样本的相位求解使用Stoilov算法，通过调节液晶光阀可将直射光和散射光的相位差分别设为-π/2、0、π/2、π、3π/2，只需五次成像即可算出细胞的表面精细轮廓或细胞的体积，后期图像处理也只需简单的数学计算和位相解包裹运算；本专利技术的动态实时观察样本的相位求解需利用彩色CCD一次成像，获得RGB三种颜色即三个不同中心波长的不同位相偏差的图片，图片上每个点都对应得到三个方程，而每个方程中刚好有三个未知数即背景光强度，调制度和位相差，因此该方法可用于实时动态求解细胞的表面精细轮廓或细胞的体积。进一步的，所述光学照明系统包括依次设置的三色LED灯101、起偏片102和磨砂片103。由上述描述可知，在卤素灯灯丝的前面设置磨砂片可使光场空间相干性减弱且三色光混合光强分布均匀，从而形成白光；磨砂片前叠放起偏片，使入射样本的光为p偏光。进一步的，所述孔径光阑105通过第一望远透镜对106、108与聚光镜109的后焦面共轭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白光实时细胞体积精密测量仪，其特征在于：其包括分光棱镜以及设置于分光棱镜上下方的显微镜光路和设置于分光棱镜一侧的成像光路，所述显微镜光路由上至下依次包括光学照明系统、孔径光阑、第一望远透镜对、聚光镜、载物台、物镜和分光棱镜，所述孔径光阑上设有随机分布的阵列针孔，所述成像光路由外至内依次包括CCD、傅里叶变换镜头、纯位相液晶光阀、第三望远透镜对，共轭光栅和第二望远透镜对，所述显微镜光路的光轴与分光棱镜垂直，所述成像光路的光轴与显微镜光路的光轴垂直，且显微镜光路的光轴与成像光路的光轴的交点在分光棱镜的分光面上。

【技术特征摘要】
1.一种白光实时细胞体积精密测量仪，其特征在于：其包括分光棱镜以及设置于分光棱镜上下方的显微镜光路和设置于分光棱镜一侧的成像光路，所述显微镜光路由上至下依次包括光学照明系统、孔径光阑、第一望远透镜对、聚光镜、载物台、物镜和分光棱镜，所述孔径光阑上设有随机分布的阵列针孔，所述成像光路由外至内依次包括CCD、傅里叶变换镜头、纯位相液晶光阀、第三望远透镜对，共轭光栅和第二望远透镜对，所述显微镜光路的光轴与分光棱镜垂直，所述成像光路的光轴与显微镜光路的光轴垂直，且显微镜光路的光轴与成像光路的光轴的交点在分光棱镜的分光面上。2.根据权利要求1所述的一种白光实时细胞体积精密测量仪，其特征在于：所述光学照明系统包括依次设置的三色LED灯、起偏片和磨砂片。3.根据权利要求1所述的一种白光实时细胞体积精密测量仪，其特征在于：所述孔径光阑通过第一望远透镜对与聚光镜的后焦面共轭。4.根据权利要求1所述的一种白光实时细胞体积精密测量仪，其特征在于：所述孔径光阑上的随机...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑明杰，李志芳，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35