[發明專利]一種彩色立體區域共焦顯微成像方法

有效

• 申請號: 201310202190.0
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103278919A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 桂坤;鄭繼紅;王青青;張夢華;郭彩虹;韋曉鵬;王康妮;劉子昂
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/18;G02B27/10;G01B11/24;G01J3/50
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種彩色立體區域共焦顯微成像方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1）搭建NíN通道波分頻分調制激光光路：將飛秒激光器（1）、光子晶體光纖（2）、擴束鏡（3）、H-PDLC光柵陣列（4）、消色散微透鏡陣列（5）、分束器（6）、聚焦透鏡（7）、由透鏡（8）和變焦顯微物鏡陣列（9）組成的望遠鏡成像系統依次同軸搭建起來，聚焦到樣品（10）上，將飛秒激光器（1）發出的飛秒激光脈沖耦合到光子晶體光纖（2）中得到白光超連續光譜，再耦合進擴束鏡（3）；擴束鏡（3）出射的光束到達NíN式H-PDLC光柵陣列（4）上進行分光和不同頻率的調制，分光調制好的光束通過消色散微透鏡陣列，調整為平行光束射出，在空間形成不同波段光譜從上到下依次分布的平行光束，通過分束器（6）使得平行光束一部分透過，一部分反射，透過分束器（6）的平行光束經過聚焦透鏡（7）聚焦到軸上，聚焦光束經透鏡（8）和變焦顯微物鏡陣列（9）聚焦到樣品（10）上；

2）搭建波分頻分復用共焦顯微鏡的顯微成像：樣品（10）反射回來的光束經過由透鏡（8）和變焦顯微物鏡陣列（9）構成的望遠鏡成像系統，再經聚焦透鏡（7）后形成平行光束，經分束器（6）反射進入到由消色散物鏡（11）、濾波板（12）和物鏡（13）組成的濾波系統，其中消色散物鏡（11）的焦點和物鏡（13）的焦點都位于濾波板（12）中心小孔處，濾波后的平行光束到達分束器（14），一部分透過被CCD攝像機（15）接收，另一部分被分束器（14）反射，被光電倍增管PMT（16）接收；

3）信號采集及處理：?CCD攝像機（15）采集樣品信息，并且將三維信息在平面上顯示，光柵條紋水平于平臺放置或者垂直于平臺放置，相應的由NíN式H-PDLC光柵陣列（4）分光后的不同波段光譜以從上到下的順序或者從左到右的順序分布，就可以分開記錄樣品的深度信息和平面信息，即將三維信息轉換成平面信息進行記錄，送入計算機中根據已檢測的樣品信息進行三維構建；通過變焦顯微物鏡陣列（9）調焦，每一次變焦，得到一種波段的光譜探測結果，通過重復調焦操作，在這一位置能夠得到不同波段的光譜的探測的結果，通過對比每一次調焦后CCD攝像機（15）所得到的圖像信息，找出這一位置探測到的光強最弱的光譜，則此光譜即為樣品（10）這一位置的顏色，對樣品（10）的每一個位置的探測圖像都進行對比，則可以得到樣品的顏色信息；光電倍增管PMT（16）將探測到樣品上一個深度方向的光強度信號總和進行光電轉換，通過A/D轉換器（17）將信號輸送到計算機(18)，對具有不同頻率的光譜進行解調，按各自的頻率進行解調，將調制信號與具有相同載波頻率的余弦信號相乘，再通過低通濾波器濾去多余的頻譜，可以得到原始信號，即獲得樣品這個深度方向即具有相同頻率的光譜所探測的樣品的深度信息。

2.根據權利要求1所述彩色立體區域共焦顯微成像方法，其特征在于，所述步驟1）中NíN式H-PDLC光柵陣列（4）由NíN個H-PDLC光柵（19）組成，每個H-PDLC光柵（19）是由聚合物（20）和液晶（21）交替組合而成，通過將PDLC材料在兩塊帶有ITO膜的玻璃板之間干涉而形成全息光柵，將H-PDLC光柵（19）以光柵條紋方向與水平面平行的方向放置，白光連續光譜經過每個H-PDLC光柵（19）被分光，分光后的不同波段的光譜從上到下依次被分開，分光后的光譜經過光學系統裝置后被聚焦到樣品（10）一方向的不同深度位置；調節驅動電路，將光信號調制成方波信號，三角波信號，正弦信號，對不同波段光譜斬波，使同一波段的光譜具有不同的頻率，則經過光學系統裝置后被聚焦到樣品（10）一個平面的不同位置，H-PDLC光柵陣列（4）對白光連續光譜進行分光和斬波調制。

3.根據權利要求2所述彩色立體區域共焦顯微成像方法，其特征在于，所述對每個NíN個H-PDLC光柵（19）上分別設定不同的斬波頻率，每個頻率值滿足奈奎斯特抽樣定理，不得高于采樣頻率的一半，同時，任意兩個信號的載波頻率及它們之差必須要大于或等于最高信號頻率的兩倍。

4.根據權利要求1所述彩色立體區域共焦顯微成像方法，其特征在于，所述步驟1）中消色散微透鏡陣列（5）由可以消去光柵衍射一級以外光譜的消色散半透鏡（22）NíN式陣列組成，調節消色散微透鏡陣列（5）的每個半透鏡（22）的焦點，使其位于與之相對應的H-PDLC光柵陣列（4）的每個H-PDLC光柵（19）處，分光調制好的光束通過消色散微透鏡陣列（5），調整為平行光束射出，在空間形成不同波段光譜從上到下依次分布的平行光束。