[發明專利]一種基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置及方法

在審

• 申請號: 201710473752.3
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107121422A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 朱茜;楊西斌;李輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/84
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司32232
• 代理人: 傅靖

1.一種基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置，其特征在于，包括照明單元、分光單元、數字微鏡器件、筒鏡、物鏡、成像透鏡、相機及中央控制裝置；

所述照明單元包括光源、照明透鏡；

所述分光單元包括二向色鏡和發射片；或，所述分光單元包括偏振分束器和四分之一波片

所述數字微鏡器件，設有若干可偏轉的微鏡，用于構成具有特定大小和周期的虛擬針孔陣列；

所述中央控制裝置控制數字微鏡器件上每一個微鏡的偏轉角度，使其置于“ON”態或“OFF”態；

所述中央控制裝置與所述數字微鏡器件、相機分別相互電聯接；

光源發出的光經照明透鏡、二向色鏡或偏振分束鏡照射到數字微鏡器件表面，中央控制裝置控制數字微鏡器件上每個微鏡的偏轉角度，產生特定大小和周期的虛擬針孔陣列，“ON”態微鏡反射的光調制為點光源陣列，經筒鏡和物鏡聚焦到被測物表面，從被測物表面返回的光經物鏡和筒鏡后照射到數字微鏡器件表面，數字微鏡器件的虛擬針孔陣列對返回光進行調制，濾去離焦剖面的返回光，只將共焦剖面的返回光經分光單元反射、再通過成像透鏡后，被相機接收。

2.根據權利要求1所述的基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置，其特征在于，中央控制裝置控制數字微鏡器件上的微鏡的偏轉角度，使其置于“ON”態或“OFF”態，置“ON”態或“OFF”態的規則如下，“ON”態微鏡每行掃描T次，逐行掃描T次，其中T為數字微鏡器件生成的虛擬針孔陣列的周期。

3.根據權利要求1所述的基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置，其特征在于，所述光源為單色LED光源、多色LED光源、單色激光光源或多色激光光源。

4.根據權利要求1所述的基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置，其特征在于，所述偏振分束器及二向色鏡，分別對應反射光成像及熒光成像。

5.一種權利要求1所述的并行共焦顯微成像裝置的并行共焦顯微成像方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：

通過中央控制裝置控制數字微鏡器件上的微鏡的偏轉角度，使其置于“ON”態或“OFF”態，產生任意大小和周期的虛擬針孔陣列；置“ON”態或“OFF”態的規則如下，“ON”態微鏡每行掃描T次，逐行掃描T次，其中T為數字微鏡器件生成的虛擬針孔陣列的周期；經過T²次掃描后，完成對被測物共焦剖面的掃描。

6.根據權利要求3或5所述的基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置，其特征在于，所述數字微鏡器件的T²次掃描時間小于等于相機的曝光時間，即形成積分效應，直接得到共焦剖面的完整像，實現二維實時成像。

7.根據權利要求1-6任一所述的基于數字微鏡陣列的并行共焦顯微成像裝置，其特征在于，所述數字微鏡器件的像素與相機像素之間的匹配關系為：滿足數字微鏡器件單個像素至少大于等于相機的兩個像素。

8.一種權利要求1所述的并行共焦顯微成像裝置的并行共焦顯微成像方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：

通過中央控制裝置控制數字微鏡器件上的微鏡的偏轉角度，使其置于“ON”態或“OFF”態，產生任意大小和周期的虛擬針孔陣列；置“ON”態或“OFF”態的規則如下，“ON”態微鏡每行掃描T次，逐行掃描T次，其中T為數字微鏡器件生成的虛擬針孔陣列的周期；經過T²次掃描后，完成對被測物共焦剖面的掃描。

9.根據權利要求7所述的并行共焦顯微成像裝置的并行共焦顯微成像方法，其特征在于，所述數字微鏡器件的T²次掃描時間小于等于相機的曝光時間，即形成積分效應，直接得到共焦剖面的完整像，實現二維實時成像。

10.根據權利要求8所述的并行共焦顯微成像裝置的并行共焦顯微成像方法，其特征在于，通過設置可移動的位移臺的軸向移動，并將被被測物放置于位移臺上，實現三維掃描成像。