[發明專利]多模式成像手機顯微鏡裝置

在審

• 申請號: 202011628439.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112731641A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 周金華;楊霄;邵夢;柯澤宇
• 申請（專利權）人: 安徽醫科大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/06;H05B45/30;G02B21/02;G02B21/36;G02B21/24;G02B15/10;G03B17/14;G02B21/10;G02B21/12;G02B21/14
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 李璐

本發明公開了一種多模式成像手機顯微鏡裝置，主要包括照明控制系統、成像系統；所述照明控制系統包括單片機、LED陣列，用于通過單片機控制LED陣列發光形成編碼照明；所述成像系統包括物平面、無限遠物鏡、結像透鏡、手機相機的成像靶面，所述照明控制系統發出的光線照射在物平面上的樣本，通過樣本的光線經過無限遠物鏡，進入結像透鏡，以匯聚光到達手機相機的成像靶面進入手機相機，實現多模式顯微成像效果。本發明結構緊湊、使用便捷，在無復雜光學結構前提下可以同步實現明場、暗場和差分三種成像模式，通過單片機控制LED陣列實現編碼照明，結合手機APP的方式，即能夠實時完成多模式的顯微成像圖像的采集及處理。

技術領域

本發明涉及光學成像技術領域，特別是涉及一種多模式成像手機顯微鏡裝置。

背景技術

光學顯微鏡(Optical microscope,OM)是一類為了方便人們獲取細微物質結構信息的光學儀器。作為生命活動的最基本單位，細胞一直都受到生物學和醫學的廣泛關注，是其研究的重要目標。通過使用顯微鏡對細胞進行觀測，我們可以了解生命體的形成過程，研究細胞的顯微結構，分析細胞的差異性。在醫學領域，病原體的檢測為疾病診斷提供了必不可少的助力。檢測人員通過對帶有病原體細胞的觀測，分析藥物對細胞的作用及其動態過程。在觀測藥物進入細胞的動態過程中，醫護人員能夠確保目標的定位和定量。此外，通過對各種細胞內部的細胞器、生物酶和其他大分子的分布和定量分析，專業人士可以確認細胞的生理狀態。而以上細胞等生物樣本的觀測都需要用到一種極其重要的觀測手段，即顯微成像技術。

現代光學顯微技術種類繁多，包括明場成像、暗場成像、相襯顯微成像和偏光顯微成像、熒光顯微成像等。在現代光學顯微成像系統中，明場成像、暗場和相襯顯微成像是最為常用的三種。明場成像和暗場成像的主要區別就在于照明方案的不同。在顯微成像領域，允許照明光通過物鏡成像的為明場成像；將照明光束遮擋，只允許樣品的散射光通過物鏡成像的稱之為暗場成像。明場和暗場成像可以獲得不同類型的樣本信息，適用于不同類型的樣本成像。對于不透明樣本，由于樣本的各個部分折射率分布的不同，折射光線存在振幅的強弱差異，因此可以用明場和暗場成像。

對于弱相位樣本，特別是純相位樣本，由于光線直接透過樣本，幾乎不存在振幅的變化，因此明場和暗場成像不能對其觀察清晰成像。觀察弱相位物體，常用染色方法觀測。外源性染色往往對生物樣本存在損傷，另外一些人源稀有細胞并不適合染色觀察后培養。

相襯顯微鏡的出現很好的解決了上述問題。1935年，荷蘭科學家Zernike發明了相差顯微鏡，并且成功用其觀察到了未染色標本的內部細微結構。樣本的細微結構會顯著影響光線的光程，不同光程的光線干涉決定了成像質量。在觀察未染色的生物標本和活細胞的內部結構時，細胞細微結構的厚度不同，不同部位折射率的不同。利用光通過樣本發生的干涉現象和衍射現象，把相差變為了振幅差，進而用來觀察活細胞和未染色的標本的細微內部結構。相差顯微鏡的發明提升了成像的襯度，彌補傳統的透明樣本需要先染色才能在光學顯微鏡下觀察的不足。但是，相襯顯微鏡和相差的結構較復雜，實驗的場景有一定的限制。差分成像是一種類似于相差顯微成像的顯微成像方法。采用合適的照明設計，可以有效地提高顯微成像的清晰度。

傳統光學顯微鏡裝置體積較大、質量較重，不易移動、攜帶不方便，價格昂貴、結構復雜，且其觀察到的圖像不能夠及時有效地保存；

因此亟需提供一種新型的多模式成像手機顯微鏡裝置來解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構緊湊、使用便攜的多模式成像手機顯微鏡裝置，能夠結合手機攝像頭實現明場成像、暗場成像和差分成像的照明模式，從而在手機上實現多模式顯微成像效果。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種多模式成像手機顯微鏡裝置，主要包括照明控制系統、成像系統；

所述照明控制系統包括單片機、LED陣列，用于通過單片機控制LED陣列發光形成編碼照明；