[发明专利]微分相位对比显微系统与方法

说明书

一种微分相位对比显微系统与方法，该系统包括光强度调制模块、聚光透镜、物镜以及影像撷取模块。光强度调制模块用以根据控制信号将入射光场调制成具有一梯度强度分布的侦测光场。聚光透镜用以接收侦测光场，并产生一离轴光场投射至一待测物上，进而产生一待测物光场而被物镜接收。影像撷取模块用以接收待测物光场，从而产生相应强度梯度分布的一光学影像。该方法更包括有控制光强度调制模块产生沿一第一轴向光强度逐渐减少的第一梯度屏蔽、沿第一轴向光强度逐渐增加的第二梯度屏蔽、沿一第二轴向光强度逐渐减少的第三梯度屏蔽以及沿第二轴向光强度逐渐增加的第四梯度屏蔽，使影像撷取模块分别撷取对应该第一至第四梯度屏蔽的第一至第四光学影像。

技术领域

本发明为一种显微技术，特别是指一种利用双轴具有光强梯度分布的光场以离轴照明的方式取得关于待测物的四张对应影像，以进行相位测量的一种微分相位对比显微系统与方法。

背景技术

微分相位对比显微技术(differential phase contrast,DPC)是一种利用非干涉影像进行物体特征解析的技术，用以让非标记(label-free)待测物在非对称照明(asymmetric illumination source)的条件下产生相位对比。由于具有非标记的优点，微分相位对比显微技术已经被广泛应用在商业检测领域，用以在没有荧光漂白(photobleaching)或光毒性(phototoxicity)下观测生物试片。

惯用技术中在非可见光的领域中，有一种利用X射源与光栅产生相位对比的微分显微技术，例如中国申请公布号CN103348415则公开了一种本发明涉及X射线差分相衬成像。为了增强通过相衬成像采集的信息，用于X射线差分相衬成像的分析光栅被提供有吸收结构。后者包括第一多个第一区域和第二多个第二区域，所述第一区域具有第一X射线衰减，所述第二区域具有第二X射线衰减。所述第二X射线衰减小于所述第一X射线衰减，并且以交替的方式周期性地布置所述第一区域和第二区域。第三多个第三区域被提供有第三X射线衰减，其在从所述第二X射线衰减到所述第一X射线衰减的范围之内，其中，每第二个所述第一区域或每第二个所述第二区域被一个所述第三区域取代。

此外，利用可见光源进行检测的典型DPC架构中，会利用半圆的图案，来调制光源，其中半圆的图案，如图1A所示，可以利用光强度屏蔽或者是可编程的LED阵列来进行调制。另一种方式是利用设置在物镜的傅立叶平面(Fourier plane)的空间光调制模块(spatiallight modulator,SLM)或者是液晶面板来产生侦测光。关于半圆图案的光强度屏蔽的光谱调制是利用希尔伯特转换(Hilbert transform)，这种转换技术已经被证实具有能力在同调激光照明以及在物镜的傅立叶平面上设置空间光调制模块的条件下取得具有等向相差反应(isotropic phase contrast response)的相位。然而，由于在局部同调照明(partially coherent illumination)下，DPC转换函数(DPC transfer function)在仅用两轴向(垂直和水平轴)的半圆光强度屏蔽进行测量时为非等向，因此就必须要进行到高达十二轴向变化的光强度屏蔽，如图1B所示的不同轴相变化的屏蔽00～11，来进行测量，以提高在相位还原演算时的稳定度和准确度。此外，由于利用半圆形光强度屏蔽需要进行高达十二轴向的光强度变化，因此在测量效率上也大为降低，不利于生产线上的检测。

综合上述，本发明为解决在可见光源的DPC中所存在的问题，因此需要一种微分相位对比显微系统与方法，来解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明提供一种微分相位对比显微系统与方法，其是利用双轴四种不同的光强度梯度分布的屏蔽，调制入射光并对待测物进行离轴照明之后，所形成的物光通过物镜被影像捕获设备所撷取产生四张影像。由于本发明局部同调照明，因此仅通过四种不同的光强度梯度分布屏蔽，即可以经由撷取相应屏蔽的四张影像还原待测物上每一个侦测位置的相位，进而可以得知其表面形貌特征，因此本发明具有节省测量所需的时间，降低同调光斑的噪声，强化分辨率等效果。