无透镜智能显微成像装置设计

曾周杰，于 雯，仇浩谦，陈文娟，张立红

(中国石油大学(华东)理学院，山东 青岛 266580)

光学显微技术对人类探索微观世界具有重要意义，其在细胞生物学、医学、物理学、化学等领域具有广泛应用。传统显微系统主要由光源，透镜组及光电传感器等多个部件组成，结构复杂，价格昂贵[1]。其中，物镜是显微系统中至关重要的一环，但因为其固定空间带宽积，往往无法同时实现高分辨率与大视场成像。以对大面积病理样本成像为例，需要进行染色、冷冻、切片、扫描和拼接[2]。在此过程中，又需要对多幅小视场图片进行预处理，图像的配准和融合通常存在准确性低、耗时长等问题[3,4]。

近年来，随着优良图像传感器和高性能计算机的出现，无透镜成像技术迅速发展。该技术不仅可以克服传统光学显微镜固定分辨率-视场积的限制，无像差，且具有结构简单，便携性高和成本低等优点[5-8]。目前无透镜成像技术分为无透镜阴影成像[9]、无透镜荧光成像[10]和无透镜全息成像[7]三种。其中，无透镜全息成像因其高分辨率和简洁的成像流程而具有广泛应用前景。无透镜全息显微成像系统通常由光源、样品台以及光电探测器组成。成像过程中，光源中的LED光经过微孔传播一段距离后照射至样本，发生衍射后的衍射图案最后被下方的光电传感器所记录。计算机根据光电传感器所记录的图像，利用图像恢复算法进行重建，最终得到样本的再现像。目前常用的重建算法主要有菲涅尔积分法[11]、卷积法[12]、角谱法[13]等。……