[发明专利]多光谱显微成像系统及显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及计算显微技术领域，特别涉及一种多光谱显微成像系统及显微镜。

背景技术

荧光显微技术在生命科学领域中有着广泛的应用。比如研究某种生命结构的转移特性时，通常需要对其植入某种荧光蛋白，对其进行追踪。同时，生命结构自身荧光的变化也在某种程度上能够体现生命体性质的变化。因此，对荧光显微技术的研究将能够大大推动生命科学的发展。

常规的荧光显微技术主要包含共聚焦荧光显微，其利用特定的激发光对聚焦层面上的荧光样本集进行荧光激发，并在采集端使用相机传感器收集样本受激发出的荧光信号，通常情况下，其不具有光谱维度的信息。

相关技术中，多光谱显微技术主要的缺点：在提升光谱分辨率的同时，往往牺牲了视场、空间分辨率或者时间分辨率。比如使用窄带滤波片的方法，可以每次在单次采集时获得指定波段的光谱信息，但是其需要每次更换硬件设施，增加采集时间，并且难以获得较高的光谱分辨率。使用光栅分光，并对相机像素进行分组采集，可以获得较高的光谱分辨率，但是这种技术在获得光谱分辨率的同时，以同样的倍数降低了空间分辨率。因此，高光谱分辨率、宽视场、高空间分辨率和高时间分辨率构成了一组矛盾的指标。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种多光谱显微成像系统。该多光谱显微成像系统添加一个增加空域编码掩膜，然后经过一个双透镜4f系统，并在中间使用光栅进行光谱分离，从而对整个成像系统形成在傅里叶域上点扩散函数的调制，这样可以显著提高多光谱显微成像的速率，同时，也能够有效地提升光效率，使拍到的照片质量显著提升。

本发明的另一个目的在于提出一种显微镜。

为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种多光谱显微成像系统，包括：放大装置，用于放大待测样片被激发出的光，其中，所述放大装置与待测样片之间的距离不大于预定距离；空域掩模，所述空域掩模设置在所述放大装置的一侧且与所述放大装置的距离为能够使经过所述放大装置放大的光的全部信息均照射在所述空域掩模上；双透镜4f系统，所述双透镜4f系统设置在所述空域掩模的一侧，所述双透镜4f系统与所述空域掩模的距离为一个焦距的距离；光栅，所述光栅设置在所述双透镜4f系统的傅里叶面上；采集装置，所述采集装置设置在所述双透镜4f系统的一侧，所述采集装置用于采集光谱信息。

根据本发明的多光谱显微成像系统，添加一个增加空域编码掩膜，然后经过一个双透镜4f系统，并在中间使用光栅进行光谱分离，从而对整个成像系统形成在傅里叶域上点扩散函数的调制，这样可以显著提高多光谱显微成像的速率，同时，也能够有效地提升光效率，使拍到的照片质量显著提升。

另外，根据本发明上述实施例的多光谱显微成像系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述预定距离为能使所述放大装置与待测样片之间形成宽视场的距离。

进一步地，所述放大装置为显微镜中包括的物镜。

进一步地，还包括：反射镜，所述反射镜用于改变经过所述放大装置放大的光的光路，所述空域掩模位于所述光路上。

进一步地，所述采集装置包括灰度相机传感器。

本发明的第二方面公开了一种显微镜，包括根据上述任意一个实施例所述的多光谱显微成像系统。该显微镜添加一个增加空域编码掩膜，然后经过一个双透镜4f系统，并在中间使用光栅进行光谱分离，从而对整个成像系统形成在傅里叶域上点扩散函数的调制，这样可以显著提高多光谱显微成像的速率，同时，也能够有效地提升光效率，使拍到的照片质量显著提升。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的多光谱显微成像系统的结构图；

图2是一组多光谱的基矩阵的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的两个荧光谱段的点扩散函数调制曲线示意图；

图4是根据本发明一个实施例的两个荧光谱段的重建结果示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。