[發明專利]基于壓縮感知的超高速結構光照明超分辨顯微成像裝置

有效

• 申請號: 202210678165.9
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN114967092B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 黃正齊;張詩按;何一林;何宇;姚云華;齊大龍
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/36;G02B27/58;G06T3/40;G01N21/84
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種基于壓縮感知的超高速結構光照明超分辨顯微成像裝置，其特征在于，它包括：

一個由連續激光器（101）、擴束鏡（102）、四分之一波片（103）、第一反射鏡（104）及第二反射鏡（105）組成的光源與擴束系統（100）；

所述光源與擴束系統（100）的連續激光器（101）、擴束鏡（102）、四分之一波片（103）、第一反射鏡（104）及第二反射鏡（105）依次光路連接；

一個由第一數字微鏡器件（201）、第一透鏡（202）、線偏振片（203）、半波片（204）、小孔濾波器（205）、分區半波片（206）、第二透鏡（207）、第三透鏡（208）、二相色鏡（209）、物鏡（210）及樣品臺（211）構成的偏振調制與結構光照明顯微系統（200）；

所述偏振調制與結構光照明顯微系統（200）的第一數字微鏡器件（201）、第一透鏡（202）、線偏振片（203）、半波片（204）、小孔濾波器（205）、分區半波片（206）、第二透鏡（207）、第三透鏡（208）、二相色鏡（209）反射一路、物鏡（210）及樣品臺（211）依次光路連接；

一個由第三反射鏡（301）、第四透鏡（302）、分束立方（303）、第五透鏡（304）、第六透鏡（305）、第二數字微鏡器件（306）及CMOS相機（307）構成的編碼孔徑時域壓縮成像系統（300）；

所述編碼孔徑時域壓縮成像系統（300）的第三反射鏡（301）、第四透鏡（302）、分束立方（303）依次光路連接；分束立方（303）透射的一路與第五透鏡（304）、第六透鏡（305）、第二數字微鏡器件（306）依次光路連接；分束立方（303）反射的一路與CMOS相機（307）光路連接；

一個由FPGA現場可編程陣列(401)構成的同步控制系統（400）；

一個由計算機(501)構成的數據處理與重構系統（500）；

所述光源與擴束系統（100）的第二反射鏡（105）與偏振調制與結構光照明顯微系統（200）的第一數字微鏡器件（201）光路連接；

偏振調制與結構光照明顯微系統（200）的二相色鏡（209）透射一路與第三反射鏡（301）光路連接；

同步控制系統(400)的FPGA現場可編程陣列（401）分別與偏振調制與結構光照明顯微系統（200）的第一數字微鏡器件（201）、編碼孔徑時域壓縮成像系統（300）的第二數字微鏡器件（306）及CMOS相機（307）數據線連接；

數據處理與重構系統（500）的計算機（501）分別與編碼孔徑時域壓縮成像系統（300）的CMOS相機（307）及同步控制系統（400）的FPGA現場可編程陣列（401）數據線連接。

2.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的超高速結構光照明超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述光源與擴束系統（100）產生激光并對其進行擴束，由偏振調制與結構光照明顯微系統（200）對激光進行偏振態調制并依次產生三個不同方向、每個方向三個不同相位的九束結構光對樣品臺上的待測樣品進行九次連續激發照明,產生9T張加載結構光的樣品信息圖像。

3.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的超高速結構光照明超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述編碼孔徑時域壓縮成像系統（300）中的透射一路將偏振調制與結構光照明顯微系統（200）產生的9T張加載結構光的樣品信息圖像經過二相色鏡（209）投射一路傳遞到第二數字微鏡器件（306）上分別進行編碼調制，再反向進入CMOS相機（307），被CMOS相機（307）單次曝光接收。

4.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的超高速結構光照明超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述同步控制系統（400）對第一數字微鏡器件（201）、第二數字微鏡器件（306）和CMOS相機（307）輸入觸發信號進行控制，以達到對樣品進行結構光照明、空間編碼與時域壓縮接收的同步；最后由數據重構系統(500)對CMOS相機(307)采集到的數據，通過CISIM算法進行處理和重構，即得到T張超分辨圖像。