[发明专利]高速结构光成像系统

说明书

一种高速结构光成像系统，包括：脉冲光信号发生装置，光环形器，空间色散器件，空间光调制器以及光成像装置；脉冲光信号发生装置，用于产生脉冲光信号；光环形器，用于调整光路，以使从脉冲光信号发生装置入射的脉冲光信号经光环形器进入第一光路，再从第一光路返回，并入射到光成像装置；空间色散器件，位于第一光路中，用于将从光环形器入射的脉冲光信号的频谱在空间展开；空间光调制器，位于第一光路中，用于将在空间展开的光信号进行调制；光成像装置，利用空间光调制器调制后的光信号对目标物体进行成像。本发明提高了重构一帧高分辨图像所需的时间，最终实现了一个高速的结构光超分辨成像系统。

技术领域

本发明实施例涉及一种高速结构光成像系统。

背景技术

多年来，宽场/共聚焦荧光显微镜的分辨率受限于光的阿贝/瑞利极限，不能分辨出200nm以下的结构，而超分辨光学成像技术打破了该限制，为生命科学研究提供了有效的工具。目前的超分辨成像技术主要包括基于单分子成像的超分辨率显微成像方法，如光激活定位显微技术(photoactivated localization microscopy,PALM)和随机光学重构显微技术(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)，以及通过改造光源的点扩散函数来提高成像分辨率的方法，包括受激发射损耗显微技术(stimulated emissiondeplet ion,STED)和饱和结构照明显微技术(saturated structure illuminationmicroscopy,SSIM).与前三种超分辨成像技术相比，SIM的分辨率虽然只有传统显微镜的两倍(100nm)，但它拥有成像速度快且所需的照明光强度远远小于其它方法的优势，因此结构光技术为活体细胞成像提供了可能。但现有的结构光成像方法成像速度缓慢，严重制约着结构光系统的成像帧率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高速结构光成像系统，以解决上述技术问题。

根据本发明的至少一个实施例，提供了一种高速结构光成像系统，包括：脉冲光信号发生装置，光环形器，空间色散器件，空间光调制器以及光成像装置；所述脉冲光信号发生装置，用于产生脉冲光信号；所述光环形器，用于调整光路，以使从所述脉冲光信号发生装置入射的所述脉冲光信号经所述光环形器进入第一光路，再从所述第一光路返回，并入射到所述光成像装置；空间色散器件，位于所述第一光路中，用于将从所述光环形器入射的脉冲光信号的频谱在空间展开；空间光调制器，位于所述第一光路中，用于将所述在空间展开的光信号进行调制；光成像装置，利用所述空间光调制器调制后的光信号对目标物体进行成像。

例如，所述脉冲光信号发生装置为宽谱脉冲光源，短脉冲光源或直流光源。

例如，所述空间光调制器对所述光的空间方向进行调制。

例如，所述空间光调制器对所述光的相位进行调制。

例如，所述空间光调制器对光的空间频率振幅进行调制。

例如，还包括滤波器，所述滤波器用于将所述空间色散器件展开的光基于光的波长进行滤波，以将其分成不同波段；所述空间光调制器基于波段对所述滤波器分成的不同波段的光进行调制。

例如，所述空间光调制器将所述不同波段的光调制到三个不同的空间方向上。

例如，所述空间光调制器将所述不同波段的光的空间频率调制成三个不同的相位。

例如，所述空间光调制器为数字微镜阵列，通过调制所述数字微镜阵列的方向和角度，来调制所述射入的光的方向和相位。

例如，所述空间光调制器为固定图案掩膜版，基于所述固定图案掩膜版的图案，来调制所述射入的光的方向和相位。

11、根据权利要求9或10所述的光成像系统，其中，所述空间光调制器调制出不同图案，以使入射到所述空间光调制器的光具有不同的空间方向和相位。