[发明专利]基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置

说明书

本发明公开一种基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置，该成像装置主要包括：光源系统、成像系统、接收探测系统。所述的成像系统可以通过凸透镜、反射镜、聚光镜、物镜、半透半反镜、带通滤光片、光孔、扭曲达曼光栅(Distorted Dammann grating,DDG)、色散补偿光栅组(Chromatic correction grating,CCG)及棱镜组，实现不需要对物体进行轴向或横向扫描，直接对物体不同深度信息同时进行多平面成像。本发明在生物领域中对细胞进行三维实时观察具有重要的应用价值，在三维物体信息领域中有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及生物光学成像领域，具体为一种基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置。

技术背景

20世纪被认为是自然科学发展史上最辉煌的时期，生命科学在此时期中的发展最为迅速。其中，由生命科学与物理、化学、数学、计算机工程等学科交叉，而产生的令人瞩目的新兴学科----生物医学工程，近年来受到了国际生物医学界与光学界的广泛关注。然而，生物医学成像技术是此学科中的重要组成部分之一，生物光学成像学的发展对推动人类生命科学的进步有着非常重要的意义。

由于生物光学成像技术具有无创、非接触、高分辨,高对比度及快速等特点,可实现微米或亚微米量级高分辨的生物组织的微结构及功能成像,在疾病检测及临床应用研究中呈现出广阔的应用前景。随着实时3D成像技术的发展，使得在临床医学应用中可以更加快速、方便、精确的获得所需3D图像；在生物学应用中，可以实时的观看到活体细胞或流体的变化等。相比之前的全息三维成像和集成成像技术，本发明所提到的基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置具有无需后续数值重构，操作更加简便，观察动态三维过程更加方便，使用范围更加广泛。

1999年，Blanchard等人【Appl.Opt.38.6692(1999)】提出了一种基于扭曲光栅的多个轴向物平面同时成像技术，该技术可实现纳米量级的轴向分辨率。然而，轴向成像范围很小，需利用传统的轴向扫描技术得到更大的成像范围。

2012年，周常河、余俊杰等人提出了“扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统”(专利号【CN 102628970 A】)，该系统由扭曲达曼光栅结合聚焦透镜构成多物面同时成像系统，可在聚焦透镜的后场形成沿轴向和横向同时偏移的多个等强度的聚焦光斑的多点阵列。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明提出一种基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置，包括：光源系统、成像系统、接收探测系统。所述的成像系统可以通过凸透镜、反射镜、聚光镜、物镜、半透半反镜、带通滤光片、光孔、扭曲达曼光栅(DistortedDammann grating,DDG)、色散补偿光栅组(Chromatic correction grating,CCG)及棱镜组，实现不需要对物体进行轴向或横向扫描，直接对物体不同深度信息同时进行多平面成像。这种基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置在生物领域中对细胞进行三维实时观察具有重要的应用价值，在三维物体信息领域中有广泛的应用。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于扭曲达曼光栅的消色差实时3D成像显微装置，其特点在于，包括：光源系统、成像系统、接收探测系统；

所述的光源系统为LED白光光源；

所述的接收探测系统包括：探测器、和与该探测器相连的计算机；

所述的成像系统包括：沿所述的LED白光光源输出的光线传播方向依次放置的凸透镜L1、反射镜M1、聚光镜、供样品放置的样品台、物镜O1、带通滤光片、反射镜M2、半反半透镜、经半反半透镜反射后的光束经凸透镜L5透射后进入目镜E1、经半反半透镜透射后的光束依次经凸透镜L2、可调光阑、凸透镜L3、扭曲达曼光栅DDG、色散补偿光栅组CCD、棱镜组和凸透镜L4后，被所述的探测器接收；

所述的LED白光光源放置于凸透镜L1的前焦点处。