[發明專利]一種無掃描高超分辨光學三維顯微成像方法

有效

• 申請號: 201911064422.4
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110824681B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 王健;郭宗林;梁志文;張瑞祺
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/36;G01N21/64
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種無掃描高超分辨光學三維顯微成像方法，其特征在于，方法如下:

(1)光路結構

將樣品在倒置熒光顯微鏡系統的像面形成的放大像，經第一透鏡、反射式或透射式空間光調制器、第二透鏡，由CCD相機成像，其中，第一透鏡和第二透鏡相同，倒置熒光顯微鏡系統的光闌與第一透鏡、第一透鏡與空間光調制器、空間光調制器與第二透鏡、第二透鏡與CCD相機之間的距離均為第一透鏡的焦距f；

(2)光場調制圖樣設計

(2.1)在空間光調制器上產生主圖案，所用的公式為：

K(x,y)＝exp{iβ[(x+y)³+(x-y)³]}

公式中，x,y為平面坐標，x,y的范圍由空間光調制器的像素數決定，β為調制系數，根據成像深度不同β取值為(0，1)區間；

(2.2)用階躍光柵圖案覆蓋空間光調制器圖案的兩側部分，形成帶狀中心主圖案；

(2.3)按整數間隔旋轉帶狀中心主圖案 一周360°，每旋轉一個角度，在CCD相機上采集一幅圖像，形成供圖像重建使用的投影圖像序列；

(3)圖像重建

對不同的調制圖像得到的CCD投影圖像進行數據重建，從而得到原物的三維圖像，其重建步驟如下：

(3.1)對各CCD投影圖像進行拉東變換，并定義一個統一的坐標系(u,v,w)，所依據的公式為：

其中，(x',y',z')是各投影面的坐標，θ是投影方向與光路主軸的夾角，是各投影圖像旋轉的角度；

(3.2)針對各投影圖像在統一坐標系的分布，進行傅里葉變換，得到像空間的三維分布(x_T,y_T,z_T)，所依據的公式為：

(3.3)對像空間坐標進行矯正處理，得到物空間真實坐標分布(x,y,z)

其中，M為顯微鏡的放大倍數，由物鏡決定；k＝2π/λ，λ是成像光波波長；R是系統點擴散函數艾里光斑主瓣的直徑。

2.根據權利要求1所述的一種無掃描高超分辨光學三維顯微成像方法，其特征在于：步驟2.3中旋轉間隔采集次數不少于6。