[發明專利]平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統及方法

有效

• 申請號: 202110936691.6
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113625439B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 于斌;葛陽陽;何灼奮;屈軍樂;林丹櫻;曹慧群
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B27/58
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 丁俊萍;王永文

1.一種平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其特征在于，包括：激光光源、擴束整形反射模塊、數字微鏡器件、物鏡、探測器以及控制終端；

所述擴束整形反射模塊用于接收所述激光光源產生的高斯分布的激光光束，將所述高斯分布的激光光束整形為均勻分布的平頂光，并將所述均勻分布的平頂光以預設角度入射至所述數字微鏡器件；

所述數字微鏡器件用于接收所述擴束整形反射模塊入射的所述均勻分布的平頂光，并根據導入的等間隔切換的激發模式對所述均勻分布的平頂光進行調制，產生隨時間移動的稀疏聚焦點陣；

所述物鏡用于接收所述稀疏聚焦點陣，并將所述稀疏聚焦點陣投射至樣品面上，激發樣品產生熒光信號；

所述探測器用于采集所述熒光信號，得到若干幅圖像數據；

所述控制終端用于接收所述若干幅圖像數據，并對所述若干幅圖像數據進行圖像重構，得到樣品的超分辨率圖像；

所述對所述若干幅圖像數據進行圖像重構，得到樣品的超分辨率圖像，包括：

根據所述若干幅圖像數據，構建多矢量探測問題；

對所述多矢量探測問題進行求解，得到矢量估計值；

根據所述矢量估計值，得到樣品的超分辨率圖像；

所述對所述多矢量探測問題進行求解，得到矢量估計值，包括：

初始化所述多矢量探測問題的超參數，根據所述超參數計算所述多矢量探測問題的后驗概率密度的期望值和方差；

通過期望值最大算法最大化所述后驗概率密度得到更新后的超參數，當更新后的所述超參數未收斂到一個超參數矢量時，繼續執行根據所述超參數計算所述多矢量探測問題的后驗概率密度的期望值和方差，通過期望值最大算法最大化所述后驗概率密度得到更新后的超參數的步驟，直至更新后的所述超參數收斂到一個超參數矢量；

根據更新后的超參數，得到矢量估計值。

2.根據權利要求1所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其特征在于，所述擴束整形反射模塊包括：擴束準直單元、光束整形器以及第一反射鏡；

所述擴束準直單元用于接收所述激光光源產生的高斯分布的激光光束，并對所述高斯分布的激光光束進行擴束準直；

所述光束整形器用于接收擴束準直后的所述高斯分布的激光光束，并將所述高斯分布的激光光束整形為均勻分布的平頂光；

所述第一反射鏡用于接收所述均勻分布的平頂光，并將所述均勻分布的平頂光以預設角度入射至所述數字微鏡器件。

3.根據權利要求1所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其特征在于，所述數字微鏡器件與所述物鏡之間設置有4f系統、第一透鏡以及雙色片；

所述4f系統用于接收所述稀疏聚焦點陣，并對所述稀疏聚焦點陣中的雜散光進行過濾；

所述第一透鏡用于接收濾除雜散光后的所述稀疏聚焦點陣，將所述稀疏聚焦點陣投射至所述雙色片；

所述雙色片用于接收所述第一透鏡投射的所述稀疏聚焦點陣，并將所述稀疏聚焦點陣投射至所述物鏡。

4.根據權利要求3所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其特征在于，所述4f系統包括沿光路依次設置的第二透鏡、光闌以及第三透鏡；所述數字微鏡器件設置于所述第二透鏡的前焦面，所述光闌設置于所述第二透鏡的后焦面，所述第二透鏡的后焦面與所述第三透鏡的前焦面重合，所述第三透鏡的后焦面與所述第一透鏡的前焦面重合。

5.根據權利要求1所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其特征在于，所述控制終端同時與所述數字微鏡器件和所述探測器連接，所述數字微鏡器件與所述探測器連接，當所述數字微鏡器件切換激發模式時，所述探測器同步采集所述熒光信號。

6.根據權利要求1所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其特征在于，所述數字微鏡器件接收到的所述均勻分布的平頂光的入射角與水平面的夾角為24°。