[发明专利]一种彩色立体区域共焦显微成像方法

权利要求书

1.一种彩色立体区域共焦显微成像方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）搭建NíN通道波分频分调制激光光路：将飞秒激光器（1）、光子晶体光纤（2）、扩束镜（3）、H-PDLC光栅阵列（4）、消色散微透镜阵列（5）、分束器（6）、聚焦透镜（7）、由透镜（8）和变焦显微物镜阵列（9）组成的望远镜成像系统依次同轴搭建起来，聚焦到样品（10）上，将飞秒激光器（1）发出的飞秒激光脉冲耦合到光子晶体光纤（2）中得到白光超连续光谱，再耦合进扩束镜（3）；扩束镜（3）出射的光束到达NíN式H-PDLC光栅阵列（4）上进行分光和不同频率的调制，分光调制好的光束通过消色散微透镜阵列，调整为平行光束射出，在空间形成不同波段光谱从上到下依次分布的平行光束，通过分束器（6）使得平行光束一部分透过，一部分反射，透过分束器（6）的平行光束经过聚焦透镜（7）聚焦到轴上，聚焦光束经透镜（8）和变焦显微物镜阵列（9）聚焦到样品（10）上；

2）搭建波分频分复用共焦显微镜的显微成像：样品（10）反射回来的光束经过由透镜（8）和变焦显微物镜阵列（9）构成的望远镜成像系统，再经聚焦透镜（7）后形成平行光束，经分束器（6）反射进入到由消色散物镜（11）、滤波板（12）和物镜（13）组成的滤波系统，其中消色散物镜（11）的焦点和物镜（13）的焦点都位于滤波板（12）中心小孔处，滤波后的平行光束到达分束器（14），一部分透过被CCD摄像机（15）接收，另一部分被分束器（14）反射，被光电倍增管PMT（16）接收；

3）信号采集及处理： CCD摄像机（15）采集样品信息，并且将三维信息在平面上显示，光栅条纹水平于平台放置或者垂直于平台放置，相应的由NíN式H-PDLC光栅阵列（4）分光后的不同波段光谱以从上到下的顺序或者从左到右的顺序分布，就可以分开记录样品的深度信息和平面信息，即将三维信息转换成平面信息进行记录，送入计算机中根据已检测的样品信息进行三维构建；通过变焦显微物镜阵列（9）调焦，每一次变焦，得到一种波段的光谱探测结果，通过重复调焦操作，在这一位置能够得到不同波段的光谱的探测的结果，通过对比每一次调焦后CCD摄像机（15）所得到的图像信息，找出这一位置探测到的光强最弱的光谱，则此光谱即为样品（10）这一位置的颜色，对样品（10）的每一个位置的探测图像都进行对比，则可以得到样品的颜色信息；光电倍增管PMT（16）将探测到样品上一个深度方向的光强度信号总和进行光电转换，通过A/D转换器（17）将信号输送到计算机(18)，对具有不同频率的光谱进行解调，按各自的频率进行解调，将调制信号与具有相同载波频率的余弦信号相乘，再通过低通滤波器滤去多余的频谱，可以得到原始信号，即获得样品这个深度方向即具有相同频率的光谱所探测的样品的深度信息。

2.根据权利要求1所述彩色立体区域共焦显微成像方法，其特征在于，所述步骤1）中NíN式H-PDLC光栅阵列（4）由NíN个H-PDLC光栅（19）组成，每个H-PDLC光栅（19）是由聚合物（20）和液晶（21）交替组合而成，通过将PDLC材料在两块带有ITO膜的玻璃板之间干涉而形成全息光栅，将H-PDLC光栅（19）以光栅条纹方向与水平面平行的方向放置，白光连续光谱经过每个H-PDLC光栅（19）被分光，分光后的不同波段的光谱从上到下依次被分开，分光后的光谱经过光学系统装置后被聚焦到样品（10）一方向的不同深度位置；调节驱动电路，将光信号调制成方波信号，三角波信号，正弦信号，对不同波段光谱斩波，使同一波段的光谱具有不同的频率，则经过光学系统装置后被聚焦到样品（10）一个平面的不同位置，H-PDLC光栅阵列（4）对白光连续光谱进行分光和斩波调制。

3.根据权利要求2所述彩色立体区域共焦显微成像方法，其特征在于，所述对每个NíN个H-PDLC光栅（19）上分别设定不同的斩波频率，每个频率值满足奈奎斯特抽样定理，不得高于采样频率的一半，同时，任意两个信号的载波频率及它们之差必须要大于或等于最高信号频率的两倍。

4.根据权利要求1所述彩色立体区域共焦显微成像方法，其特征在于，所述步骤1）中消色散微透镜阵列（5）由可以消去光栅衍射一级以外光谱的消色散半透镜（22）NíN式阵列组成，调节消色散微透镜阵列（5）的每个半透镜（22）的焦点，使其位于与之相对应的H-PDLC光栅阵列（4）的每个H-PDLC光栅（19）处，分光调制好的光束通过消色散微透镜阵列（5），调整为平行光束射出，在空间形成不同波段光谱从上到下依次分布的平行光束。