[发明专利]用于无标记高对比度细胞成像的定量相位显微镜

权利要求书

1. 一种用于相衬成像的系统，所述系统包括：

光源，用于采用光的主束来照射样本；

在所述样本之后的所述主束的通路中的至少一个主束光学元件，并配置成收集由所述样本所衍射的光，并且收集没有由所述样本所衍射的光；

分束器，配置成将所述至少一个主束光学元件所收集的所述光分成包括第一衍射束和第一未衍射束的第一束和包括第二衍射束和第二未衍射束的第二束；

所述第一束的通路中的第一光学元件，配置成将所述第一未衍射束聚焦在焦平面；

在所述焦平面处或附近的遮光罩，配置成阻挡所述第一衍射束的至少一部分，而透射所述聚焦的第一未衍射束的至少一部分；

所述遮光罩之后的所述第一束的所述通路中的第二光学元件；

所述第二光学元件之后的、所述第一束的所述通路中的可动反射镜，配置成定位成产生所述第一束中的多个所选相对相移的每个；以及

所述第一束的所述通路中和所述第二束的通路中的第二分束器，并配置成将来自所述可动反射镜的所述第一束与所述第二束相结合，供由二维成像系统进行成像。

2. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多个所选相对相移包括零、π/2和π。

3. 如权利要求2所述的系统，其中，所述多个所选相对相移还包括3π/2。

4. 如以上权利要求中的任一项所述的光学系统，其中，所述系统配置用于对包括一个或多个细胞的样本的无标记、高对比度成像。

5. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述光源产生具有低相干性的光的束。

6. 如权利要求5所述的系统，其中，所述光源产生相干长度小于10微米的光的束。

7. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述遮光罩限定配置成透射所述聚焦的第一未衍射束的至少一部分的孔径。

8. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述遮光罩配置成阻挡所述第一衍射束的大部分，并且配置成透射所述聚焦的第一未衍射束的大部分。

9. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第二光学元件配置成准直所述第一束。

10. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第二光学元件具有与所述第一光学元件的焦距相同的焦距。

11. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，还包括所述第二束的所述通路中的第三光学元件和所述第二束的所述通路中的第四光学元件，所述第三光学元件具有与所述第四光学元件的焦距大致相等的焦距。

12. 如权利要求11所述的系统，其中，所述第四光学元件配置成将所述第二衍射束聚焦在所述成像系统。

13. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，从所述第一分束器到所述2-D成像装置的所述第一未衍射束的光程长度与从所述第一分束器到所述2-D成像装置的所述第二衍射束的光程长度大致相等。

14. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，还包括定位所述可动反射镜的压电元件。

15. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第二分束器配置成组合来自所述可动反射镜的所述第一未衍射束的所述透射的部分和所述第二衍射束。

16. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个主束光学元件包括显微镜物镜。

17. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个主束光学元件包括镜筒透镜。

18. 如以上权利要求中的任一项所述的系统，还包括计算装置，其配置成至少部分基于采用对零的相对相移所定位的、对π/2的相对相移所定义的以及对π的相对相移所定位的所述可动反射镜而得到的所测量二维相衬图像，来确定定量相位图像。

19. 如权利要求18所述的系统，其中，所述定量相位图像还至少部分基于采用对3π/2的相对相移所定位的所述可动反射镜而得到的所测量二维相衬图像。

20. 如权利要求18或19所述的系统，其中，所述定量相位图像包括与所述定量相位图像中的各位置的相对相位延迟有关的定量信息。