[發(fā)明專(zhuān)利]一種結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710325692.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107037577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐玉國(guó);張運(yùn)海;肖昀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B21/06
• 分類(lèi)號(hào): G02B21/06;G02B27/09
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44316
• 代理人: 趙勍毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯微檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)最初是由Neil等人于1997年首次提出的，并將之應(yīng)用于生物學(xué)成像，分辨率可以達(dá)到100nm。該技術(shù)使用特殊調(diào)制的結(jié)構(gòu)光場(chǎng)照明樣品，通過(guò)運(yùn)用相移算法從不同相位的調(diào)制圖像數(shù)據(jù)中提取聚焦平面的信息，得到結(jié)構(gòu)光照明顯微成像的圖像數(shù)據(jù)，與目前已有的幾種超分辨光學(xué)顯微成像方法，如光激活定位法(PALM)、隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)法(STORM)以及受激發(fā)射損耗法(STED)等相比，具有成像速度較快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于活體組織實(shí)時(shí)觀察等優(yōu)點(diǎn)。

目前結(jié)構(gòu)光已經(jīng)作為入射光用于顯微成像系統(tǒng)中，提高顯微系統(tǒng)的成像速度，但是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)光照明均采用高斯光束，其照明區(qū)域光強(qiáng)分布不均勻，只有少部分的中央?yún)^(qū)域能夠用于顯微照明，降低了結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：

提供一種可實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)中均勻照明的結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)，包括激光器、以及沿所述激光器出射的光束傳播方向依次設(shè)置的平頂高斯光束整形器、第一透鏡、第二透鏡、液晶空間光調(diào)制器、第三透鏡、通孔掩膜板及物鏡，其中：

所述激光器出射的任一束激光束經(jīng)所述平頂高斯光束整形器整形后形成一束能量均勻分布的平頂高斯光束，所述平頂高斯光束再經(jīng)所述第一透鏡及第二透鏡后入射到所述液晶空間光調(diào)制器，所述平頂高斯光束經(jīng)所述液晶空間光調(diào)制器衍射后生成衍射光，其中，所述衍射光包括±1級(jí)衍射光及0級(jí)衍射光；

所述衍射光經(jīng)所述第三透鏡和通孔掩膜板后，所述衍射光中的0級(jí)衍射光被遮擋且只允許±1級(jí)衍射光通過(guò)，所述±1級(jí)衍射光經(jīng)所述物鏡后并在所述物鏡的前焦面處發(fā)生干涉，形成均勻分布的干涉條紋。

在其中一些實(shí)施例中，所述平頂高斯光束整形器的光出射平面、所述液晶空間光調(diào)制器的感光面和所述物鏡的前焦面屬于共軛面。

此外，本發(fā)明還提供了一種結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)方法，包括下述步驟：

采用平頂高斯光束整形器對(duì)高斯分布的激光光束進(jìn)行整形，生成一束能量均勻分布的平頂高斯光束；

所述平頂高斯光束再依次經(jīng)第一透鏡、第二透鏡后入射到液晶空間光，所述平頂高斯光束經(jīng)所述液晶空間光調(diào)制器衍射后生成衍射光，其中，所述衍射光包括±1級(jí)衍射光及0級(jí)衍射光；

所述衍射光經(jīng)所述第三透鏡和通孔掩膜板后，所述衍射光中的0級(jí)衍射光被遮擋且只允許±1級(jí)衍射光通過(guò)；

所述±1級(jí)衍射光經(jīng)所述物鏡后并在所述物鏡的前焦面處發(fā)生干涉，形成均勻分布的干涉條紋。

在其中一些實(shí)施例中，所述平頂高斯光束整形器的光出射平面、所述液晶空間光調(diào)制器的感光面和所述物鏡的前焦面屬于共軛面。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)和方法，利用平頂高斯光束整形器對(duì)激光束進(jìn)行整形生成平頂高斯光束，利用液晶空間光調(diào)制器將一束平頂高斯光束分成兩束相干光，通過(guò)兩束平頂高斯光束干涉得到均勻分布的結(jié)構(gòu)光，實(shí)現(xiàn)顯微系統(tǒng)中樣品的均勻結(jié)構(gòu)光照明，有助于擴(kuò)大顯微系統(tǒng)的視場(chǎng)范圍和提供顯微系統(tǒng)的成像速度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的±1級(jí)衍射光在物鏡入瞳處偏振方向示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)方法的步驟流程圖。

其中：激光器110、平頂高斯光束整形器120、第一透鏡130、第二透鏡140、液晶空間光調(diào)制器150、第三透鏡160、通孔掩膜板170及物鏡180。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種結(jié)構(gòu)光照明光學(xué)系統(tǒng)100，包括激光器110、以及沿所述激光器110出射的光束傳播方向依次設(shè)置的平頂高斯光束整形器120、第一透鏡130、第二透鏡140、液晶空間光調(diào)制器150、第三透鏡160、通孔掩膜板170及物鏡180。其中：

所述激光器110出射的任一束激光束經(jīng)所述平頂高斯光束整形器120整形后形成一束能量均勻分布的平頂高斯光束，所述平頂高斯光束再經(jīng)所述第一透鏡130及第二透鏡140后入射到所述液晶空間光調(diào)制器150，所述平頂高斯光束經(jīng)所述液晶空間光調(diào)制器150衍射后生成衍射光，其中，所述衍射光包括±1級(jí)衍射光及0級(jí)衍射光；可以理解，±1級(jí)衍射光偏振方向一致。