[發明專利]基于對向照明的光學衍射層析顯微成像方法

在審

• 申請號: 202310116803.2
• 申請日: 2023-02-15
• 公開（公告）號: CN116337811A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 左超;周寧;陳錢;孫佳嵩;張潤南
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/47;G01N21/01
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

1.一種基于對向照明的光學衍射層析顯微成像系統，其特征在于，所述系統用于采集被測樣品在正向角度掃描和反向波長掃描照明下的一系列原始強度圖，所述系統包括可編程LED陣列(1)、被測樣品(2)、顯微物鏡(3)、分光棱鏡(4)、成像筒鏡(5)、相機(6)、透鏡(7)、聲光可調諧濾波器(8)和超連續譜激光器(9)，可編程LED陣列(1)的圓心與顯微物鏡(3)同軸心，被放置在被測樣品上方預定高度位置，使LED陣列(1)的照明數值孔徑等于顯微物鏡(3)的數字孔徑；顯微物鏡(3)、分光棱鏡(4)、成像筒鏡(5)的光路同軸心；透鏡(7)、聲光可調諧濾波器(8)、超連續譜激光器(9)的光路同軸心，并與顯微物鏡(3)的光路垂直；顯微物鏡(3)的后焦面與成像筒鏡(5)的前焦面重合，透鏡(7)的前焦面經分光棱鏡(4)反射后與顯微物鏡(3)的后焦面重合，相機(6)放置在成像筒鏡的后焦面上。

2.根據權利要求1所述的基于對向照明的光學衍射層析顯微成像系統，其特征在于，正向角度掃描照明成像時，逐個點亮LED，準單色平面波根據LED位置從不同角度照射樣品，經過物鏡、分光棱鏡、成像筒鏡后匯聚到相機成像平面上，從而記錄一系列原始光強圖；反向波長掃描照明時，超連續譜激光器作為照明光源，通過聲光可調協濾波器進行濾波后依次產生不同波長的準單色平面波，依次穿過透鏡、分光棱鏡和物鏡后，作為平行光發出，照射樣品，樣品的背向散射光經過物鏡、分光棱鏡、成像筒鏡后匯聚到相機成像平面上，記錄一系列原始光強圖。

3.基于權利要求1或2所述的系統的方法，其特征在于，成像步驟如下：

步驟1：采集正向角度掃描和后向波長掃描照明下的原始強度圖像；

步驟2：構建一個三維全零矩陣作為被測樣品的初始化頻譜；

步驟3：分別確定不同角度或不同波長下采集到的強度圖像在三維頻譜上的對應位置；

步驟4：依次使用正向角度掃描照明下測量得到的一系列原始強度圖更新步驟3中確定的三維頻譜中對應區域，直至所有采集到的圖像都參與更新，得到被測樣品更新后的三維頻譜；

步驟5：在步驟4得到的三維頻譜的上繼續使用反向波長掃描照明下測量得到的一系列原始強度圖更新步驟3中確定的對應區域，直至所有采集到的圖像都參與更新，得到被測樣品更新后的三維頻譜；

步驟6：采用非負約束對步驟5更新后的三維頻譜中軸向缺失區域進行計算填充；

步驟7：對步驟6中獲得的頻譜進行三維傅里葉逆變換，獲得樣品的三維折射率分布，實現非接觸和無樣品位移的各向同性高分辨率三維衍射層析成像。