【技术实现步骤摘要】
一种集成照明调制和瞳孔调制的定量差分相衬显微镜
[0001]本专利技术属于光学显微成像、定量相位成像、计算光学成像，特别是一种集成照明调制和瞳孔调制的定量差分相衬显微镜，可以实现薄、透明样品，尤其是微生物、组织和细胞的无标记、实时、高精度、稳定的定量相位显微成像。
技术介绍
[0002]生物医学在近百年来蓬勃发展，其中微生物学贯穿了整个人类文明社会，被应用于食品、药品、化肥、医疗等各个方面，为人类的发展与进步做出了巨大贡献。长远来看，人类目前对微生物的应用已经比较熟悉，但进一步研究微生物的作用机理，特别是微生物亚结构的形态与功能，将使人类对生物医学的认识有巨大的进步；就近来看，人类当下正面临极其严重的传染病威胁，研究高效、稳定的病原微生物(直径约为0.3
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100μm)成像、检测、计数等方法，对传染病的诊断、防治有重大作用。不仅如此，最近的临床研究还表明，生物组织中肿瘤小泡(直径约为1
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10μm)的数量检测对癌症诊断有巨大作用。
[0003]普通明场显微镜采集到的都是样品的振幅信...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种照明调制和瞳孔调制可选的定量差分相衬显微镜，其特征在于：集成了照明调制和瞳孔调制两种照明模式：选择照明调制时可以实现高分辨、高效率的定量相位成像；选择瞳孔调制时可以获取完全各向同性的横向分辨率。2.根据权利要求1所述的一种照明调制和瞳孔调制可选的定量差分相衬显微镜，其特征在于：选用照明调制模式时，采用了1/2环形彩色复用照明，这种照明方法包括三种形式，分别为R/G
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B、R/B
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G、G/B
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R，三种形式都可以解释为上半环颜色/左半环颜色
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全圆环颜色，这三种照明形式都有各自的优缺点，但1/2环形彩色复用照明相比之前的三等分环形复用照明，单帧照明下拥有更弱的横向分辨率各向异性与更高的补偿前轴向相位恢复精度。3.根据权利要求1所述的一种照明调制和瞳孔调制可选的定量差分相衬显微镜，其特征在于：选用瞳孔调制模式时，采用了频谱中心半通过型瞳孔调制方式，这种方式相比之前的频谱中心全通过型瞳孔调制方式，拥有更好的轴向相位恢复精度与完美的横向分辨率各向同性，还使用了边缘置零的方式来记录和消除背景误差，使瞳孔调制模式下的定量差分相衬成像结果背景噪声更小，更适合于精密检测。4.根据权利要求1所述的一种照明调制和瞳孔调制可选的定量差分相衬显微镜，其特征在于：成像过程步骤为：步骤一，选择照明模式：选用照明调制模式时，采用1/2环形彩色复用照明，选择瞳孔调制模式时，采用中心灯珠同轴白光照明；步骤二，决定是否采用半圆形旋转掩膜片：当选用照明调制模式时，不使用半圆形旋转掩膜片，当选用瞳孔调制模式时，使用半圆形旋转掩膜片；步骤三，采集图像：选用照明调制模式时只需采集1幅彩色图像，选用瞳孔调制模式时需要旋转半圆形掩膜片采集2幅轴对称图像；步骤四，计算相位阶梯图像和对应的相位传递函数：选用照明调制时需要进行颜色补偿，分别提取1幅彩色图像的三个颜色通道，然后计算上、下、左、右4幅半圆形照明图像，并以此计算2幅相位阶梯图像，最后计算半环形照明调制相位传递函数；选用瞳孔调制时直接利用2幅图像计算1幅相位阶梯图像，再计算半圆形瞳孔调制相位传递函数；步骤五，通过反卷积和正则化定量恢复样品相位：选用照明调制和瞳孔调制都分别用各自的相位阶梯图像和对应的相位传递函数计算得出样品相位。5.根据权利要求1所述的一种照明调制和瞳孔调制可选的定量差分相衬显微镜，其特征在于：进行了弱相位近似误差补偿：通过数学计算和仿真分析得出[0,π]相位范围内样品实际相位和恢复相位之间的函数关系，并用这个函数关系补偿实际的恢复结果，使轴向相位恢复误差降低到1％以下。6.根据权利要求1所述的一种照明调制和瞳孔调制可选的定量差分相衬显微镜，其特征在于：包括照明、4f成像系统、4f中继系统、瞳孔调制、彩色图像传...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋吉鑫，李凡星，严伟，余斯洋，杨帆，杨聚圃，杜佳林，王思沫，孙思，刘吉潇，李京宸，邓蔓，聂娟，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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