[发明专利]一种基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置，其特征在于，包括照明单元、分光单元、数字微镜器件、筒镜、物镜、成像透镜、相机及中央控制装置；

所述照明单元包括光源、照明透镜；

所述分光单元包括二向色镜和发射片；或，所述分光单元包括偏振分束器和四分之一波片

所述数字微镜器件，设有若干可偏转的微镜，用于构成具有特定大小和周期的虚拟针孔阵列；

所述中央控制装置控制数字微镜器件上每一个微镜的偏转角度，使其置于“ON”态或“OFF”态；

所述中央控制装置与所述数字微镜器件、相机分别相互电联接；

光源发出的光经照明透镜、二向色镜或偏振分束镜照射到数字微镜器件表面，中央控制装置控制数字微镜器件上每个微镜的偏转角度，产生特定大小和周期的虚拟针孔阵列，“ON”态微镜反射的光调制为点光源阵列，经筒镜和物镜聚焦到被测物表面，从被测物表面返回的光经物镜和筒镜后照射到数字微镜器件表面，数字微镜器件的虚拟针孔阵列对返回光进行调制，滤去离焦剖面的返回光，只将共焦剖面的返回光经分光单元反射、再通过成像透镜后，被相机接收。

2.根据权利要求1所述的基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置，其特征在于，中央控制装置控制数字微镜器件上的微镜的偏转角度，使其置于“ON”态或“OFF”态，置“ON”态或“OFF”态的规则如下，“ON”态微镜每行扫描T次，逐行扫描T次，其中T为数字微镜器件生成的虚拟针孔阵列的周期。

3.根据权利要求1所述的基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置，其特征在于，所述光源为单色LED光源、多色LED光源、单色激光光源或多色激光光源。

4.根据权利要求1所述的基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置，其特征在于，所述偏振分束器及二向色镜，分别对应反射光成像及荧光成像。

5.一种权利要求1所述的并行共焦显微成像装置的并行共焦显微成像方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

通过中央控制装置控制数字微镜器件上的微镜的偏转角度，使其置于“ON”态或“OFF”态，产生任意大小和周期的虚拟针孔阵列；置“ON”态或“OFF”态的规则如下，“ON”态微镜每行扫描T次，逐行扫描T次，其中T为数字微镜器件生成的虚拟针孔阵列的周期；经过T²次扫描后，完成对被测物共焦剖面的扫描。

6.根据权利要求3或5所述的基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置，其特征在于，所述数字微镜器件的T²次扫描时间小于等于相机的曝光时间，即形成积分效应，直接得到共焦剖面的完整像，实现二维实时成像。

7.根据权利要求1-6任一所述的基于数字微镜阵列的并行共焦显微成像装置，其特征在于，所述数字微镜器件的像素与相机像素之间的匹配关系为：满足数字微镜器件单个像素至少大于等于相机的两个像素。

8.一种权利要求1所述的并行共焦显微成像装置的并行共焦显微成像方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

通过中央控制装置控制数字微镜器件上的微镜的偏转角度，使其置于“ON”态或“OFF”态，产生任意大小和周期的虚拟针孔阵列；置“ON”态或“OFF”态的规则如下，“ON”态微镜每行扫描T次，逐行扫描T次，其中T为数字微镜器件生成的虚拟针孔阵列的周期；经过T²次扫描后，完成对被测物共焦剖面的扫描。

9.根据权利要求7所述的并行共焦显微成像装置的并行共焦显微成像方法，其特征在于，所述数字微镜器件的T²次扫描时间小于等于相机的曝光时间，即形成积分效应，直接得到共焦剖面的完整像，实现二维实时成像。

10.根据权利要求8所述的并行共焦显微成像装置的并行共焦显微成像方法，其特征在于，通过设置可移动的位移台的轴向移动，并将被被测物放置于位移台上，实现三维扫描成像。