[发明专利]光学显微成像系统及其成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种光学显微成像系统及其成像方法。

背景技术

显微成像技术作为观测微生物形态结构的有力手段之一，已在微生物检测领域获得广泛关注和应用。对于光学显微成像技术，按其工作原理的不同，可以分为传统光学显微成像、远场生物荧光显微成像和相差对比显微成像。传统光学显微成像技术主要是利用光学透镜对物体起到放大或者成像的作用，通过透镜组合可以把物体放大近千倍。然而，光衍射效应的存在，限制了传统光学显微成像技术中透镜无限放大的可能。远场生物荧光显微成像主要是通过荧光染料标记物体，利用短波长的光源去激发物体内部的标记，使其发射出荧光，从而提高物体在成像中的对比度，同时还提供了特异性标记，便于在大规模族群中的追踪和识别。相差对比显微成像是利用光学干涉的原理，将入射光通过透明物体产生的光程差转变为光强差，体现在CCD检测器中，突出透明物体的内部细节，便于观测物体内部的细微结构。

大多数微生物都是透明的，传统显微成像技术主要依赖其自身的透镜，而透镜对于透明的微小物体成像能力有限，所以成的像对比度差、不清晰，不利于观测。采用荧光标记的方法，虽然可以提高成像分辨率，但是操作繁琐，耗时长，而且由这种方法导致光漂白和光毒性反应，对微生物或者活细胞造成无法恢复的损伤。相差对比显微技术利用干涉的原理，将相位差转变为强度差，这种方法避免了荧光标记，在一定程度上保证了微生物样品的完整性。由于只能拍摄强度图像而得不到相位图像，有一定的局限性。同时晕轮和渐暗效应的存在，稳定性差，使得所成图像效果大大降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种光学显微成像系统及其成像方法，能够提高图像分辨率，稳定性好。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种光学显微成像系统，所述光学显微成像系统包括光源、依次远离所述光源并设置于所述光源的出射光路上的第一扩束准直器、显微镜、分光器、第二扩束准直器及图像获取装置，所述光源出射的光束依次经过所述第一扩束准直器、显微镜后形成具有样品信息的样品光，所述样品光经过所述分光器分光后形成两个光束，所述两个光束经过所述第二扩束准直器后成像在所述图像获取装置上。

进一步地，所述第一扩束准直器包括第一透镜、第二透镜及设置于所述第一透镜与所述第二透镜之间的第一滤波器，所述第二透镜位于所述第一滤波器与所述显微镜之间，所述第一滤波器位于所述第一透镜的后焦平面处，所述第一透镜的后焦平面与所述第二透镜的前焦平面重合。

进一步地，所述第二扩束准直器包括第三透镜、第四透镜及设置于所述第三透镜与所述第四透镜之间的第二滤波器，所述第四透镜位于所述图像获取装置与所述第二滤波器之间，所述图像获取装置位于所述第四透镜的后焦平面处，所述第二滤波器位于所述第三透镜的后焦平面处，所述第三透镜的后焦平面与所述第四透镜的前焦平面重合。

进一步地，所述光学显微成像系统还包括设置于所述光源的出射光路上的光阑，所述光阑位于所述显微镜与所述分光器之间。

进一步地，所述光学显微成像系统还包括设置于所述光源的出射光路上的第三扩束准直器，所述第三扩束准直器位于所述分光器与所述第二扩束准直器之间。

进一步地，所述第三扩束准直器包括第五透镜和第六透镜，所述第五透镜位于所述分光器与所述第六透镜之间，所述分光器位于所述第五透镜的前焦平面处，所述第五透镜的后焦平面与所述第六透镜的前焦平面重合。

进一步地，所述光学显微成像系统还包括设置于所述光源的出射光路上的光路调整器，所述光路调整器位于所述第三扩束准直器与所述第二扩束准直器之间。

进一步地，所述光路调整器包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜位于所述第三扩束准直器与所述第二反射镜之间。

进一步地，所述光源为激光器，和/或所述分光器为光栅，和/或所述图像获取装置为CCD。

本发明还提供了一种如上所述的光学显微成像系统的成像方法，所述成像方法包括：

开启激光器，所述图像获取装置获取第一干涉图；

将所述分光器移动预定距离，所述图像获取装置获取第二干涉图；

将所述第二干涉图像与所述第一干涉图像作差，获得第三干涉图像；

提取所述第三干涉图像的相位信息，获得相位图。