[发明专利]用于无标记生物样品的相衬成像装置

说明书

本发明公开了一种用于无标记生物样品的相衬成像装置，包括依次设置于照明光路上的散热器、LED模组、准直透镜和分束器，设置于分束器反射光路上的显微物镜，依次设置于分束器透射光路上的反射镜、成像透镜和成像器件；第一照明LED光源和第二照明LED光源设置于同一LED模组上，且相对于光轴旋转对称和横向偏移相同距离，分别提供样品第一倾斜背向照明和第二倾斜背向照明，并分别同步触发成像器件拍摄第一图像和第二图像，由差分相衬成像计算公式计算出差分相衬图像；通过对相对于光轴横向偏移的LED进行临界成像，在简单的反射式结构中使用倾斜背向照明实现相衬成像，特别适用于无标记厚生物样品的成像。

技术领域

本发明属于显微成像领域，特别是一种用于无标记生物样品的相衬成像装置。

背景技术

相衬成像是一种广泛应用于生物医学研究和应用的成像方法。这是一种无标记的成像方法，利用不同组织的折射率的内在差异来区分所分析的生物结构，获取未染色生物样品的形态图像。传统的Zernike相衬(Phase contrast，PC)显微镜和微分干涉(Differential interference contrast，DIC)显微镜利用光的衍射和干涉原理将样品的相位差转换为振幅差，不需对样品进行任何标记处理即可实现对未染色透明样品的观察，为活细胞研究提供了有效的手段。然而其采用透射式几何光学结构，仅能用于单层细胞或薄生物样品的观察。差分相衬(Differential phase contrast，DPC)成像是一种利用非对称成像过程实现的无标记非干涉相位成像方法，通过多次非对称照明调控或非对称孔径调制使不可见的样品相位信息转换为成像器件可直接探测的强度信号，实现了对样品的观察。发明专利CN 201510186306.5公开了一种基于LED阵列的多模态显微成像系统及其方法，为实现多模态的对比度增强成像提供了一种简单而经济的解决方案。然而其利用标准明场显微镜的透射成像几何结构，同样仅能用于单层细胞或薄生物样品的相衬成像；同时，在LED阵列和样品之间没有放置透镜，因此阵列边缘的LED发出的光仅有一小部分能够传递到样品。倾斜背照显微镜(oblique back-illumination microscopy，OBM)通过在样品内多次散射产生一个虚拟光源，模拟透射式倾斜照明，从而在整个成像视场中产生强度梯度。通过获得的两个倾斜照明角度相反的图像，由差分相衬成像计算公式即可计算出在不同方向下的差分相衬图像，提供与DIC类似的浮雕成像效果。该策略有效地去除离焦面的贡献，并能在厚标本中获得高分辨率、具有层切功能的相衬成像。然而该方案需要在成像物镜外壳外附加两个径向相对的离轴光源，光能利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无标记生物样品的相衬成像装置，用于未染色生物样品的形态观察。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于无标记生物样品的相衬成像装置，包括依次设置于照明光路上的散热器、LED模组、准直透镜和分束器，设置于分束器反射光路上的显微物镜，依次设置于分束器透射光路上的反射镜、成像透镜和成像器件；

所述LED模组固定在散热器上；所述LED模组设有两个光源：第一照明LED光源和第二照明LED光源；所述第一照明LED光源和第二照明LED光源相对于光轴旋转对称，且相对于光轴横向偏移距离相同；

所述准直透镜用于准直照明光，形成对应两个照明LED光源的两束准直光束；

所述分束器用于将照明光折转90°，并反射至显微物镜；

所述显微物镜为无限远共轭显微物镜，与反射镜同轴设置于分束器的两侧；

所述反射镜用于将分束器透射光路折转90°；

所述成像器件设置于成像透镜的焦面上。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：