[发明专利]基于空间光调制器的结构探测共焦显微成像方法及装置

说明书

基于空间光调制器的结构探测共焦显微成像方法与装置。主要解决了以往共焦显微成像图片采集速率低、图像处理时间长的问题。该方法在共焦扫描显微系统中引入结构探测方法，采用空间光调制器模拟结构探测函数，对探测光斑进行调制，之后利用光电探测器测量调制后的光强，得到与待测样品采样点相对应的光强值，结合共焦显微系统的扫描机制，可实现对待测样品的三维成像；本发明还提供了一种适用于上述方法的测量装置，以透射式空间光调制器及光电探测器来实现结构探测，具备分辨率高，成像速度高的特点。

技术领域

本发明属于共焦显微成像领域，具体涉及一种采用空间光调制器在共焦显微系统中实现结构探测超分辨成像的方法与装置。

背景技术

光学显微术是一种历史悠久且十分重要的无破坏性技术，被广泛应用于生物和材料科学等领域。共焦显微测量技术是一种适用于微米及亚微米尺度测量的三维光学显微技术。反射式共焦显微系统的层析能力使之在三维成像领域显得十分重要。

在20世纪50年代中后期，共焦显微镜由Minsky发明，1977年，C.J.R.Sheppard和A.Choudhury首次阐明共焦显微系统在点针孔掩模的作用下，以牺牲视场为代价，使横向分辨率提高到相同孔径普通显微镜的1.4倍。此后，共焦显微测量技术受到普遍关注，成为了显微科学领域的重要分支。

但是，传统共焦技术一直受到探测器尺寸的影响，共焦显微技术的分辨力难以提高。

专利号：ZL 201510867976.3描述的“一种超分辨阵列扫描结构光照明成像装置及其成像方法”，在该专利中，其探测器为CCD，CCD探测并输出的是一系列位置不变的艾里斑图像，图像数量对应样品上的扫描点数，对采集的每一幅光斑图像都进行结构探测函数的调制处理，最终可得到样品的成像结果图。

相似专利有：一种超分辨结构探测阵列共焦荧光成像装置及其成像方法(专利号：ZL 201510867993.7)、一种超分辨结构探测阵列共焦相干成像装置及其成像方法(专利号：ZL 201510868011.6)、一种超分辨结构探测共焦荧光成像装置及其成像方法(专利号：ZL201510868015.4)、一种超分辨结构探测共焦相干成像装置及其成像方法(专利号：ZL201510868029.6)、一种超分辨虚拟结构光照明成像装置及其成像方法(专利号：ZL201510867984.8)、一种超分辨阵列虚拟结构光照明成像装置及其成像方法(专利号：ZL201510867963.6)。

上述文件及其提到的对比文献中所描述的现有结构探测技术的不足之处在于：CCD由于受到曝光速度影响，图片采集速率低；后续图像处理即虚拟结构探测调制占用时间长。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，设计提供一种基于空间光调制器的结构探测共焦显微成像方法及装置，不受CCD曝光速度影响，硬件上实现结构探测，达到快速实现结构探测共焦成像的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于空间光调制器的结构探测共焦显微成像方法，在激光共聚焦显微成像系统的探测光路上实现结构探测，其步骤如下：

激光器发出的光束经第一透镜会聚，会聚光束透射过分光镜聚焦至待测样品上一点，待测样品在该点的反射光从原光路返回，经分光镜反射至探测光路，该点样品反射光聚焦至空间光调制器的调制面，即样品单点成像在空间光调制器的调制面上，经振幅调制后的样品反射光经第二透镜会聚至光电探测器，被接收并转换为电信号输出，即可得到样品在该点的灰度值。其中，空间光调制器调制面上产生符合结构探测函数所描述的图像，实现反射光斑的光强分布与结构探测函数相乘后再求和。