[发明专利]一种无扫描高超分辨光学三维显微成像方法

权利要求书

1.一种无扫描高超分辨光学三维显微成像方法，其特征在于，方法如下:

(1)光路结构

将样品在倒置荧光显微镜系统的像面形成的放大像，经第一透镜、反射式或透射式空间光调制器、第二透镜，由CCD相机成像，其中，第一透镜和第二透镜相同，倒置荧光显微镜系统的光阑与第一透镜、第一透镜与空间光调制器、空间光调制器与第二透镜、第二透镜与CCD相机之间的距离均为第一透镜的焦距f；

(2)光场调制图样设计

(2.1)在空间光调制器上产生主图案，所用的公式为：

K(x,y)＝exp{iβ[(x+y)³+(x-y)³]}

公式中，x,y为平面坐标，x,y的范围由空间光调制器的像素数决定，β为调制系数，根据成像深度不同β取值为(0，1)区间；

(2.2)用阶跃光栅图案覆盖空间光调制器图案的两侧部分，形成带状中心主图案；

(2.3)按整数间隔旋转带状中心主图案 一周360°，每旋转一个角度，在CCD相机上采集一幅图像，形成供图像重建使用的投影图像序列；

(3)图像重建

对不同的调制图像得到的CCD投影图像进行数据重建，从而得到原物的三维图像，其重建步骤如下：

(3.1)对各CCD投影图像进行拉东变换，并定义一个统一的坐标系(u,v,w)，所依据的公式为：

其中，(x',y',z')是各投影面的坐标，θ是投影方向与光路主轴的夹角，是各投影图像旋转的角度；

(3.2)针对各投影图像在统一坐标系的分布，进行傅里叶变换，得到像空间的三维分布(x_T,y_T,z_T)，所依据的公式为：

(3.3)对像空间坐标进行矫正处理，得到物空间真实坐标分布(x,y,z)

其中，M为显微镜的放大倍数，由物镜决定；k＝2π/λ，λ是成像光波波长；R是系统点扩散函数艾里光斑主瓣的直径。

2.根据权利要求1所述的一种无扫描高超分辨光学三维显微成像方法，其特征在于：步骤2.3中旋转间隔采集次数不少于6。