[发明专利]基于环状可编程LED照明的定量相位显微成像方法

摘要

本发明公开了一种基于环状可编程LED照明的高效率定量相位显微成像方法，其步骤依次如下：部分相干照明成像系统下，系统光学传递函数推导；倾斜轴对称相干点光源照明下，对弱物体近似下的相位传递函数推导；光轴对称相干点光源到离散环状点光源的扩展，及光轴对称情况下的系统传递函数的非相干叠加；原始图像采集；定量相位反卷积重构。本发明推导出了在部分相干照明情况下倾斜轴对称点光源的系统相位传递函数，并推广运用到离散环状点光源的光学传递函数；LED阵列的可编程控制方式使环状照明孔径灵活可调，以适用于不同数值孔径的显微物镜，提高了系统的兼容性和灵活性。

主权项

1.一种基于环状可编程LED照明的定量相位显微成像方法，其特征在于步骤如下：步骤一，对部分相干成像系统的光学传递函数进行推导，在照明光源与显微物镜的光瞳函数是关于光轴对称情况下，推导在部分相干照明成像系统中弱物体近似下的光学传递函数表达式；步骤二，倾斜轴对称相干点光源照明下弱物体近似相位传递函数推导，当照明由圆形部分相干照明图案退化为倾斜轴对称相干点光源，即两个轴对称的离散相干光源分别内切在物镜光瞳的边缘，从LED阵列所处的光源面引入两个倾斜轴对称相干点光源，并计算在弱物体近似下成像系统的光学传递函数，通过引入离焦来产生相衬图像，使待测样品的相位信息可以被传递到离焦强度图像中；步骤三，轴对称相干点光源到离散环状点光源的拓展，即任何关于轴对称的照明光源图案都被分解为许多半径不同的轴对称离散相干点光源，其光学传递函数被当成是每一对倾斜轴对称相干点光源的非相干叠加，即可得到离散情况下的环状点光源的光学传递函数；步骤四，原始图像采集，环状LED照明图案与物镜光瞳内切时，沿光线传播方向移动载物台并利用相机采集两幅离焦强度图像与一幅聚焦位置强度图；步骤五，定量相位反卷积重构，将由相机采集的三幅强度图像进行中心轴向差分，去除强度图像中的对于吸收率的成分，并对其进行傅里叶变换，在频域中除以相位的传递函数，加上正则化参数防止除零的情况发生，再对整体进行逆傅里叶变换，即可得到基于环状LED照明下的定量相位显微图像。