本發(fā)明涉及光學(xué)成像領(lǐng)域，具體涉及一種用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、光學(xué)成像是很多研究領(lǐng)域非常重要的直觀觀察研究方法，例如生物研究領(lǐng)域。在光學(xué)顯微成像過程中，由于生物樣品的組成元素相近，導(dǎo)致觀測目標(biāo)的折射率與背景的折射率相近，光通過物體時對光的振幅的調(diào)制非常弱，成像的對比度小，因此經(jīng)常采用染色的方法來提高對比度。組織染色是通過特殊的化學(xué)試劑與目標(biāo)區(qū)域發(fā)生特定的化學(xué)作用結(jié)合在一起從而使染色區(qū)域的對比度提高。但是染色不僅存在染色劑難以有特異性、染色操作復(fù)雜等問題，染色還可能破壞原有結(jié)構(gòu)，使觀測的結(jié)果不真實。
2、在光學(xué)顯微成像中，經(jīng)過物體的光所走的光程不同，因此可以利用光攜帶物體相位信息的相襯成像提高成像的對比度。相襯成像能將相位信息轉(zhuǎn)換成振幅信息，從而實現(xiàn)對相位信息的捕捉。目前實現(xiàn)相襯成像的方法有晶體干涉法、衍射增強(qiáng)法、同軸相位傳播法和光柵微分相襯成像法等。為了提高相襯成像的各向同性的檢測能力以及對于相位檢測的敏感度，近幾年，螺旋相位調(diào)制被廣泛的應(yīng)用到相襯成像中。螺旋相位調(diào)制對樣本的相位梯度更敏感，通過渦旋濾波效應(yīng)突出邊緣信號，顯著提升圖像邊緣的銳利度和細(xì)節(jié)可見性。目前能實現(xiàn)螺旋相襯成像的方法有利用螺旋相位板、超表面、非線性光學(xué)以及基于slm對光產(chǎn)生螺旋相位調(diào)制，從而實現(xiàn)螺旋相襯成像，但是這些都沒有實現(xiàn)對白光螺旋相襯成像。而且由于以上的方法的光學(xué)響應(yīng)具有波長敏感性，都只能基于單色激光實現(xiàn)螺旋相襯成像。但單色激光的成像質(zhì)量較差，邊緣檢測不清晰。這種現(xiàn)象降低了成像質(zhì)量，削弱了圖像的分辨率和對比度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊及系統(tǒng)，以解決上述問題。
2、本發(fā)明實施例提供了一種用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊，其包括一階渦旋半波片以及設(shè)置在所述一階渦旋半波片出光面的光學(xué)圓形擋板；其中，所述一階渦旋半波片的半徑大于光學(xué)圓形擋板的半徑，且所述所述一階渦旋波片產(chǎn)生的渦旋相位與所述光學(xué)圓形擋板同軸心。
3、優(yōu)選地，所述一階渦旋半波片基于玻璃基底和液晶聚合物材料制成，液晶聚合物的液晶分子的快軸取向沿玻璃基底徑向一致，沿液晶聚合物角向連續(xù)漸變，一周產(chǎn)生的相位變化是。
4、優(yōu)選地，所述玻璃基底為n-bk7玻璃基底。
5、優(yōu)選地，所述一階渦旋半波片產(chǎn)生的渦旋相位是由于一階渦旋半波片產(chǎn)生連續(xù)且沿玻璃基底角向連續(xù)漸變的相位變化，使得通過一階渦旋半波片中心的光束滿足相干相消的條件，將tem00模高斯光束轉(zhuǎn)換為“空心孔型”的中空強(qiáng)度分布。
6、本發(fā)明實施例還提供了一種用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其包括照明模塊、成像模塊以及如上述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊，其中，所述用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊設(shè)置到成像模塊中，所述照明模塊，用于產(chǎn)生照明光，所述照明光透過待觀測的目標(biāo)樣品后，由成像系統(tǒng)接收并成像。
7、優(yōu)選地，所述照明模塊包括光源、光闌、第一物鏡以及第二物鏡；所述第一物鏡與第二物鏡沿著光傳播方向依次放置，所述光闌設(shè)置在第一物鏡的后焦面上；所述光源發(fā)出的光由第一物鏡收集后通過光闌的中心，再通過第二物鏡準(zhǔn)直輸出作為照明光。
8、優(yōu)選地，所述光源為激光等相干光源或者具有高亮度和非相干性的光源。
9、優(yōu)選地，所述光源為白光led光源。
10、優(yōu)選地，所述成像模塊包括消色差物鏡、管鏡以及相機(jī)；所述消色差物鏡的后焦平面與管鏡的前焦平面重合，所述相機(jī)放在所述成像模塊的像面上。
11、優(yōu)選地，所述用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊插入在所述的成像模塊的消色差物鏡的后焦面上，且光經(jīng)過所述用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊中的一階渦旋半波片產(chǎn)生的光學(xué)渦旋的中心。
12、綜上所述，本發(fā)明實施例提出的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊及系統(tǒng)，其具有白光、寬帶、高對比度和實時成像等優(yōu)勢，能夠在寬波段內(nèi)實現(xiàn)高效的相襯成像，適用于無標(biāo)記的生物成像、實時高吞吐量圖像處理和工業(yè)檢測等領(lǐng)域，特別適用于生物細(xì)胞無標(biāo)記顯微鏡成像系統(tǒng)中的邊緣檢測。
1.一種用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊，其特征在于，包括一階渦旋半波片以及設(shè)置在所述一階渦旋半波片出光面的光學(xué)圓形擋板；其中，所述一階渦旋半波片的半徑大于光學(xué)圓形擋板的半徑，且所述所述一階渦旋波片產(chǎn)生的渦旋相位與所述光學(xué)圓形擋板同軸心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊，其特征在于，所述一階渦旋半波片基于玻璃基底和液晶聚合物材料制成，液晶聚合物的液晶分子的快軸取向沿玻璃基底徑向一致，沿液晶聚合物角向連續(xù)漸變，一周產(chǎn)生的相位變化是2π。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊，其特征在于，所述一階渦旋半波片產(chǎn)生的渦旋相位是由于一階渦旋半波片產(chǎn)生連續(xù)且沿玻璃基底角向連續(xù)漸變的相位變化，使得通過一階渦旋半波片中心的光束滿足相干相消的條件，將tem00模高斯光束轉(zhuǎn)換為“空心孔型”的中空強(qiáng)度分布。
4.一種用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其特征在于，包括照明模塊、成像模塊以及如權(quán)利要求1至3任意一項所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊，其中，所述用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊設(shè)置到成像模塊中，所述照明模塊，用于產(chǎn)生照明光，所述照明光透過待觀測的目標(biāo)樣品后，由成像系統(tǒng)接收并成像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其特征在于，所述照明模塊包括光源、光闌、第一物鏡以及第二物鏡；所述第一物鏡與第二物鏡沿著光傳播方向依次放置，所述光闌設(shè)置在第一物鏡的后焦面上；所述光源發(fā)出的光由第一物鏡收集后通過光闌的中心，再通過第二物鏡準(zhǔn)直輸出作為照明光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光源為激光等相干光源或者具有高亮度和非相干性的光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光源為白光led光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像模塊包括消色差物鏡、管鏡以及相機(jī)；所述消色差物鏡的后焦平面與管鏡的前焦平面重合，所述相機(jī)放在所述成像模塊的像面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像系統(tǒng)，其特征在于，所述用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊插入在所述的成像模塊的消色差物鏡的后焦面上，且光經(jīng)過所述用于生物細(xì)胞組織成像的無標(biāo)記螺旋相襯成像模塊中的一階渦旋半波片產(chǎn)生的光學(xué)渦旋的中心。