[發(fā)明專利]獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109883955B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪赫;鄒麗敏;李博;尹哲;譚久彬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)的裝置及方法,涉及顯微成像領(lǐng)域,為了解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)探測函數(shù)不是最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)，從而成像分辨率低的問題。本發(fā)明的方法包括：步驟一、在空間光調(diào)制器的調(diào)制面上隨機生成一個調(diào)制圖像作為初始的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)；步驟二、獲得重構(gòu)的圖像信息和各采樣點光斑的光強分布信息；步驟三、根據(jù)重構(gòu)的圖像與標(biāo)準(zhǔn)樣品逐點比較獲得的總誤差、各采樣點光斑的光強分布信息調(diào)整結(jié)構(gòu)探測函數(shù)，得到調(diào)整后的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)，然后更新空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)并返回步驟二，直至得到的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)為最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)。適用于獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯微成像領(lǐng)域，具體涉及基于空間光調(diào)制器獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)的技術(shù)。

背景技術(shù)

光學(xué)顯微術(shù)是一種歷史悠久且十分重要的無破壞性技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域。

2009年，美國哈佛大學(xué)謝曉亮、Jeff W.Lichtman課題組在NanoLetters雜志上發(fā)表論文，提出掃描圖案探測顯微技術(shù)，通過將探測調(diào)制和非解掃單元探測器完成的空間累積成像相結(jié)合來實現(xiàn)空間調(diào)制。仿真分析得出，在熒光非相干成像情況下，橫向分辨率均可達(dá)到普通顯微系統(tǒng)的2倍。

中國公開號為105547145A、名稱為一種超分辨結(jié)構(gòu)探測相干成像裝置及其成像方法的專利文件，將結(jié)構(gòu)探測成像方法與相干顯微系統(tǒng)相結(jié)合,提高了相干成像系統(tǒng)的空間截止頻率，拓寬了空間頻域帶寬，從而顯著改善了成像系統(tǒng)橫向分辨力。

中國公開號為106767400A、名稱為一種基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測顯微成像方法及裝置的專利文件，采用空間光調(diào)制器模擬結(jié)構(gòu)探測函數(shù),對探測光斑進(jìn)行調(diào)制,之后利用光電探測器測量調(diào)制后的光強,得到與待測樣品采樣點相對應(yīng)的光強值,結(jié)合顯微系統(tǒng)的掃描機制,可實現(xiàn)對待測樣品的三維成像。解決了以往顯微成像圖片采集速率低、圖像處理時間長的問題。然而，并不能保證所采用的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)為最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)，導(dǎo)致成像分辨率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)探測函數(shù)不是最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)，從而成像分辨率低的問題，從而提供獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)的裝置及方法。

本發(fā)明所述的獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)的裝置，包括激光器1、標(biāo)準(zhǔn)樣品8、空間光調(diào)制器12、分光棱鏡14、光電探測器15和CCD16；

激光器1發(fā)出的激光經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品8反射后入射至空間光調(diào)制器12，經(jīng)空間光調(diào)制器12調(diào)制后入射至分光棱鏡14，分光棱鏡14將光束分為兩束，一束入射至光電探測器15，獲得重構(gòu)的圖像信息，另一束入射至CCD16，獲得光斑的光強分布信息。

優(yōu)選的是，還包括擴(kuò)束器2、線偏振器3、偏振分光棱鏡4、1/4波片5、反射鏡6、物鏡7、二維壓電陶瓷9、第一收集透鏡10、放大鏡頭11和第二收集透鏡13；

激光器1發(fā)出的激光被擴(kuò)束器2擴(kuò)束后經(jīng)過線偏振器3，再通過偏振分光棱鏡4透射至1/4波片5，經(jīng)反射鏡6反射至物鏡7，激光經(jīng)物鏡7聚焦于標(biāo)準(zhǔn)樣品8表面，二維壓電陶瓷9帶動標(biāo)準(zhǔn)樣品8移動，實現(xiàn)聚焦光斑對標(biāo)準(zhǔn)樣品8進(jìn)行二維掃描；

標(biāo)準(zhǔn)樣品8的反射光依次經(jīng)過物鏡7、反射鏡6和1/4波片5后，經(jīng)偏振分光棱鏡4反射至第一收集透鏡10，第一收集透鏡10將反射光聚焦至放大鏡頭11，經(jīng)放大鏡頭11放大后的反射光入射至空間光調(diào)制器12，反射光經(jīng)空間光調(diào)制器12調(diào)制后被第二收集透鏡13聚焦，分光棱鏡14將聚焦光束分為兩束，一束入射至光電探測器15，另一束入射至CCD16。

優(yōu)選的是，放大鏡頭11為10x鏡頭。

本發(fā)明所述的獲得結(jié)構(gòu)探測顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)探測函數(shù)的方法，該方法包括：

步驟一、在空間光調(diào)制器12的調(diào)制面上隨機生成一個調(diào)制圖像作為初始的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)；