[发明专利]共焦显微镜模式像差矫正方法

权利要求书

1.共焦显微镜模式像差矫正方法，其所依托的共焦系统，其组成包括激光器(1)、双面45°反光镜(2)、分束镜(3)、半波片(4)、空间光调制器(5)、反射镜(6)、光阑(7)、偏振分束镜(8)、XY扫描振镜(9)、扫描透镜(10)、管镜(11)、物镜(12)、1/4波片(13)、收集透镜(15)、光纤小孔(16)和光电倍增管(17)，激光器(1)发出的激光经双面45°反光镜(2)的一侧反光镜面反射后途经分束镜(3)到达半波片(4)，经半波片(4)调制后射入至空间光调制器(5)，再经空间光调制器(5)调制后射回至分束镜(3)，再经分束镜(3)反射至反射镜(6)，然后经光阑(7)滤除高阶衍射杂光后射到双面45°反光镜(2)的另一侧反光镜面，经双面45°反光镜(2)再次反射后经过偏振分束镜(8)射至XY扫描振镜(9)上，然后经XY扫描振镜(9)反射至扫描透镜(10)，经过管镜(11)后经过1/4波片(12)偏振面翻转90°后被物镜(13)聚焦至的打在待测样品(14)上；聚焦后的光斑再从待测样品(14)上反射回物镜(13)，经过1/4波片(12)，偏振面再次翻转90°后依次经过、管镜(11)、扫描透镜(10)和XY扫描振镜(9)，射在偏振分束镜(8)上，再经偏振分束镜(8)反射至收集透镜(15)并聚焦到光纤小孔(16)，最后被光电倍增管(17)收集；共焦显微镜模式像差矫正方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤a，建立Zernike多项式；将像差分解为Zernike多项式4-11阶组合；Zernike多项式4-11阶多项式形式如下：

其中i代表Zernike像差阶数，作为判定循环是否继续的条件，r为极坐标系径向坐标，θ为极坐标系角向坐标；

步骤b，加载第i阶Zernike项偏置像差，每阶系数分别为初始值i＝4，s＝0，其中b为Zenike偏置系数，共焦显微系统最佳偏置系数为b＝0.58rad，s为循环次数判定指数；

步骤c，计算五幅图像的灰度方差函数；

步骤d，s＝0:质心法计算像差系数a_i，s＝1:线性计算像差系数a_i’；

步骤e，使i＝i+1，若i12，返回步骤b，若i12则进行步骤f；

步骤f，若s＝0，则使i＝4，s＝1返回步骤b；若s＝1则进行步骤g；为减少各阶Zernike像差间的串扰，在第一次循环结束后，即i＝12时，得到共焦系统的4-11阶像差系数，比较得到的像差系数，其中系数a0.7rad项像差模式清零，系数a≧0.7rad项像差模式预先矫正，即在空间光调制器中加入清零后的系数a像差的bmp图像为初始值，以此基础加重新进行4-11阶偏置，进入第二次循环：i＝4，s＝1；

步骤g，计算最佳相差系数，进行共焦像差矫正；

所述步骤d中，s＝0时，利用5幅图像的灰度方差函数值，做质心法形式如下：

M_1-5和x_1-5分别对应第一幅至第五幅图像的灰度方差函数值和相应偏执系数，a_i为系统像差系数；对于s＝1时，已知若共焦显微镜不含相差，则加入正负相同幅值偏置，其图像灰度方差函数值之差为零，且其差的值与共焦显微镜中所含像差系数成线性比例，利用像差偏置x＝±b所对应的两幅图像的灰度方差函数值之差计算共焦显微镜像差系数a_i’。

2.根据权利要求1所述的共焦显微镜模式像差矫正方法，其特征在于：所述步骤a中的Zernike多项式组合为：i＝4-11，即从4起始，11终结，其中Ф为共焦显微波像差，ai为第i阶像差系数，为累加符号。

3.根据权利要求2所述的共焦显微镜模式像差矫正方法，其特征在于：所述步骤b中将Zernike多项式i阶系数c为像差分别转换为bmp图像加载至附加于共焦显微系统的空间光调制器，s＝0时，空间光调制器初始值为系数0；s＝1时，空间光调制器初始值为清零后的系数a；在空间光调制器5次加载时分别利用共焦系统对样品成像，得到5幅图像作为计算图像灰度方差的数据基础。