【技术实现步骤摘要】
一种小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统
本专利技术属于光学显微成像、定量相位成像
，特别涉及一种小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统。
技术介绍
相衬成像技术是生物研究、药物开发、材料检测等显微成像中进行无标记成像的重要光学工具。它可以在不使用任何外源性造影剂的情况下，将肉眼看不见的样品厚度转化为可检测到的强度变化，增强成像的对比度。相衬方法，如暗场成像、莱茵伯格光学染色成像、微分干涉成像，被广泛应用于透明样品的可视化成像中，获得了观测样品多样的结构信息，为诊断提供了丰富而有力的数据。为了实现样本的多样化研究，需要提供同一样品在不同的显微成像方法下的多个可视化结果和定量数据，进行更加直观的显示和比较。但是，由于光学系统和操作结构的复杂性，现有显微镜很难同时实现多衬度成像。例如，基于科勒照明的明场显微镜采用透射光成像，提供了部分相干成像理论带宽内的成像分辨率。然而，要实现暗场的高频细节成像，需要改变显微镜的硬件配置，如添加环形的孔径光阑来采集样品的反射或衍射信息。更复杂的成像方法往往需要更复杂的光学成像系统，这...
【技术保护点】
1.一种小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统，其特征在于，所述系统包括成像单元，该单元为倒置显微光路结构，包括从上至下依次设置的可编程LED阵列光源、筒镜、微型物镜、样品载物台、彩色相机以及三维位移台；/n还包括控制单元，用于控制可编程LED阵列光源的照明图案，调节彩色相机的参数，控制相机采集图像，切换成像功能，切换二维/三维成像结果显示，以及执行检测结果分析。/n
【技术特征摘要】
1.一种小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统，其特征在于，所述系统包括成像单元，该单元为倒置显微光路结构，包括从上至下依次设置的可编程LED阵列光源、筒镜、微型物镜、样品载物台、彩色相机以及三维位移台；
还包括控制单元，用于控制可编程LED阵列光源的照明图案，调节彩色相机的参数，控制相机采集图像，切换成像功能，切换二维/三维成像结果显示，以及执行检测结果分析。
2.根据权利要求1所述的小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统，其特征在于，所述微型物镜的放大倍率为6.4倍，数值孔径NAobj为0.14，焦距4.25，透镜的畸变在1％以内。
3.根据权利要求2所述的小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统，其特征在于，所述可编程LED阵列光源通过改变照明图案可产生六种成像模式照明，包括：明场成像、暗场成像、彩虹暗场成像、莱茵伯格光学染色成像、差分相衬成像以及定量相位成像；
所述六种成像模式的照明图案与微型物镜数值孔径相匹配，假设微型物镜数值孔径为NAobj，每个LED对应的照明数值孔径NAill为：
式中，RLED表示每个LED到光轴中心对应的LED的距离，h表示可编程LED阵列光源到样品载物台上表面的距离；
明场成像：照明图案为圆形，所有照明的LED的照明数值孔径小于等于微型物镜的数值孔径；
暗场成像：照明图案为圆形中空，所有照明的LED的照明数值孔径大于微型物镜的数值孔径；
彩虹暗场成像：照明图案与暗场成像的照明图案相同，所有照明的LED的照明数值孔径大于微型物镜的数值孔径，照明光颜色为彩虹分布；
莱茵伯格光学染色成像：照明图案为圆形，照明数值孔径小于等于微型物镜数值孔径的LED采用任意颜色，照明数值孔径大于微型物镜数值孔径的LED被不同颜色等分；
差分相衬成像：照明图案为半圆形，所有照明的LED的数值孔径小于等于微型物镜的数值孔径；
定量相位成像：照明图案为半圆形，所有照明的LED的数值孔径小于等于微型物镜的数值孔径。
4.根据权利要求3所述的小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统，其特征在于，所述差分相衬成像通过差分相衬成像算法实现，以获得样品在360°任意方向上的相位梯度图像；差分相衬成像算法的计算公式为：
式中，Ilr表示任意一个轴方向的差分相衬成像的相位梯度，Il和Ir表示所述轴方向上不对称照明采集的两幅图像。
5.根据权利要求4所述的小型化、低成本、多衬度无标记显微成像系统，其特征在于，所述定量相位成像通过差分相衬定量相位恢复算法实现，具体过程包括：
步骤1，在任意两个轴方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈钱，范瑶，左超，孙佳嵩，冯世杰，李加基，张佳琳，卢林芃，张润南，张泽宇，张玉珍，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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