大視場線掃描共聚焦全息顯微成像

縱浩天，張運(yùn)海，王發(fā)民，繆 新

（1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230026；2.中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所江蘇省醫(yī)學(xué)光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇蘇州215163）

1 引 言

顯微鏡是人類觀察與探索微觀世界的重要工具，它在生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)檢測等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。然而，大部分細(xì)胞或生物組織的光學(xué)吸收系數(shù)很小，利用傳統(tǒng)顯微鏡觀察時(shí)需要對(duì)樣本進(jìn)行染色或熒光標(biāo)記處理，但這種處理往往會(huì)帶來光毒性和光污染，從而對(duì)細(xì)胞的活性產(chǎn)生不利的影響。針對(duì)這一問題，Zernike相襯（Phase Contrast，PC）顯微鏡和微分干涉（Differ?ential Interference Contrast，DIC）顯微鏡應(yīng)運(yùn)而生，為活細(xì)胞非標(biāo)記成像研究提供了有效的手段［1-2］。它們基于光的衍射和干涉原理將樣本的相位差信息轉(zhuǎn)化為振幅信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無染色樣本的觀察。隨著光學(xué)顯微技術(shù)的發(fā)展，相位成像逐漸成為研究熱點(diǎn)，定量相位成像技術(shù)得到了長足的發(fā)展［3-11］。

20世紀(jì)50年代，Marvin Minsky發(fā)明了共聚焦顯微鏡，由于它能夠獲得高分辨率、高對(duì)比度的圖像和真正的光學(xué)切片，目前已經(jīng)在工業(yè)檢查、生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［12-14］。然而，傳統(tǒng)的共焦顯微鏡采用基于強(qiáng)度的成像方式，這意味著丟失了樣品的相位信息。為了恢復(fù)相位信息，有研究者在共焦顯微鏡中采用了差分干涉法和電光相位調(diào)制法［15］。近年來，數(shù)字全息技術(shù)（Digital Holography，DH）作為一種新興的定量相位成像方式，在光學(xué)計(jì)量、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中得到了廣泛的研究和應(yīng)用［16-18］。DH作為一種寬場成像方式，雖然可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字重聚焦，但仍不能抑制離焦光來實(shí)現(xiàn)真正的光學(xué)切片?！?br>