[发明专利]一种大视场高分辨三维衍射层析显微成像方法

说明书

本发明公开了一种基于LED阵列照明的大视场高分辨三维傅里叶叠层衍射层析显微成像方法，首先进行原始强度图像采集，根据LED阵列中每颗LED在空间中的坐标位置计算出在照明系统中每个LED灯对应的入射光的空间频率，然后初始化被测物体的大视场高分辨三维频谱，且该初始化矩阵满足每个方向上的最小采样数与最终的成像分辨率要求，并将每个照明角度下所拍摄的强度图像迭代至初始化的三维频谱中，并进行多轮迭代，迭代得出被测物体的三维频谱，并将该三维频谱变换至空域，最终得到被测的三维物体大视场高分辨的折射率信息分布。本发明无须采用高放大倍率的物镜，在保证较大的成像视场前提下也可达到较高的重构分辨率。

技术领域

本发明属于光学显微测量、三维折射率成像技术，特别是一种基于LED阵列的大视场高分辨三维傅里叶叠层衍射层析显微成像方法。

背景技术

大部分活细胞和未染色的生物标本都是无色透明的，这是因为细胞内各部份细微结构的折射率和厚度的不同，当光波通过时，波长和振幅并不发生变化，仅相位发生变化，这种相位差人眼无法观察。这就需要通过一些化学或者生物手段来对细胞进行染色，从而使其在显微镜下可见。由于生物细胞内部不同物质对有色染料吸收的吸收率不同，故最终在显微镜下就可以看见生物细胞内部的结构和表现出不同的生物特性(龚志锦,詹熔洲.病理组织制片和染色技术[M].上海科学技术出版社,1994)。但由于这种染色手段会对细胞和组织的正常生理活动造成影响，更有可能会杀死细胞。所以通过光学调控对生物样品的无标记观测手段应运而生，其中，泽尼克相衬成像和微分干涉相衬成像作为传统的无标记成像手段，通过将生物组织的相位延迟转化为强度信息，从而使未染色的细胞和生物组织在镜下可见。此外，待测物体的定量相位信息或者由折射率分布不均引起的光程差可利用干涉的方法来获取，利用干涉成像手段来获取定量相位信息的的典型方法为数字全息显微镜(Digital Holography Microscopy,DHM)，但这类成像方法需要激光光源和复杂的干涉光路，且对环境的振动较为敏感，不利于成像质量的提升(M.K.Kim,Digital HolographicMicroscopy,Springer,New York 2011)。