[發明專利]通過無透鏡成像觀察樣本的方法

有效

• 申請號: 201680079063.8
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108496070B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 皮埃爾·布朗丹
• 申請（專利權）人: 原子能和替代能源委員會
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14;G01N15/02
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 侯麗英;劉繼富

一種用于通過無透鏡成像觀察樣本(10)的方法，其中樣本(10)設置在激光二極管(11)和圖像傳感器(20)之間，所述激光二極管(11)被供應有強度(i)小于或等于臨界強度(i_c)的電源電流。在預備步驟期間確定該臨界強度(i_c)，在此期間強度(i)初始大于稱為二極管(11)的激光閾值的閾值(i_s)。通過觀察在圖像傳感器(20)處形成的圖像(25)，強度(i)降低直到在所形成的圖像(25)上觀察到干涉圖像的衰減，對應于該衰減處的強度的臨界強度(i_c)是最佳的。

技術領域

本發明的技術領域涉及通過無透鏡成像觀察樣本，特別是生物樣本。

背景技術

通過無透鏡成像觀察樣本、特別是生物樣本，在近十年中得到了顯著的進步。該技術允許通過將樣本設置在光源和圖像傳感器之間來觀察樣本，而無需在樣本和圖像傳感器之間設置光學放大鏡。圖像傳感器因此收集經樣本透射的光波的圖像。

該圖像是由光波和衍射波之間的干涉圖案形成的，其中光波是由光源發射并經樣本透射的，衍射波是由光源發射的光波經樣本的衍射而產生的。有時用術語“衍射圖案”來指代這些干涉圖案。在圖像傳感器上形成的圖像可以通過數字傳播算法來進行處理，以估計樣本的光學特性。這種算法在全息重建領域是眾所周知的。為此，在樣本與圖像傳感器之間的距離已知的情況下，應用考慮了該距離的全息重建算法。

Garcia-Sucerquia J.出版的“數字同軸全息顯微術”(Digital in-lineholographic microscopy)，應用光學，卷45(5)，2006年2月10日描述了使用激光束觀察顆粒(例如生物顆粒)，以及將重建算法應用于形成在CCD傳感器上的圖像。

文獻WO 2008090330已經示出，通過用發光二極管代替激光光源，利用空間濾波，可以通過無透鏡成像獲得生物樣本(在這種情況下是細胞)的可用圖像。該文獻中描述的裝置使得可以將每個細胞與干涉圖案相關聯，其中干涉圖案的形態使得可以識別細胞的類型。接下來其他出版物證實了這種技術的益處，例如申請US 2012/0218379。

目前，無透鏡成像似乎是傳統顯微鏡的簡單且廉價的替代品。而且，其觀察范圍顯著地大于顯微鏡的可能的觀察范圍。可以理解，與該技術相關的應用前景非常廣闊。

發明人提出了一種與上述方法相比得到改進的用于觀察樣本的方法，使得可以獲得與現有技術相比其信噪比得到改善的圖像。

發明內容

本發明的第一主題是一種用于觀察樣本的方法，其包括以下步驟：

a)使用激光二極管照射樣本，激光二極管能夠發射入射光波，所述激光二極管被供應有電源電流，使得當所述電源電流超過稱為閾值強度的強度時獲得激光效應；

b)使用圖像傳感器獲取樣本的圖像，樣本位于激光二極管和圖像傳感器之間，每個圖像表示在所述照射的作用下經樣本透射的光波；

該方法的特征在于，激光二極管的電源電流的強度小于或等于所謂的臨界強度，在步驟a)之前根據以下預備步驟來確定所述臨界強度：

i)將所述激光二極管定位成使其發射的入射光波傳播至圖像傳感器；

ii)向所述激光二極管供應所謂的初始電源電流，所述初始電源電流的強度大于或等于所述閾值強度，并且使用所述圖像傳感器獲取稱為初始圖像的圖像，所述初始圖像包括延伸穿過圖像的橫向干涉條紋；

iii)改變所述電源電流的強度并且使用圖像傳感器獲取圖像，重復該步驟直到獲取具有與所述初始圖像相比衰減的橫向干涉條紋的圖像，電流的強度則對應于所述臨界強度。