[发明专利]一种基于数字微镜阵列的显微关联成像系统及成像方法

说明书

一种基于数字微镜阵列的显微关联成像系统及成像方法，属于显微成像领域，该系统包括光源、样品、显微物镜、分光镜、CCD相机、外置光机桶、第一透镜、数字微镜阵列、第二透镜及单像素探测器，光源发出的光经过样品后垂直穿过显微物镜入射到分光镜，分光镜将入射的携带有样品信息的光分成两束，其中一束光由CCD相机接收，另一束光经外置光机桶与透镜投射到数字微镜阵列上，经过数字微镜阵列调制后被单像素探测器收集总体的信号光。分别采用不同矩阵作为数字微镜阵列的预置图样，实现样品的显微关联成像。本发明的显微关联成像方法在微弱的光照条件下依然可实现高质量成像，同时为高分辨率成像研究生物组织和细胞提供了一种全新的技术方法。

技术领域

本发明属于显微成像领域，具体涉及一种基于数字微镜阵列的显微关联成像系统及成像方法。

背景技术

显微成像技术作为研究生物器官、组织和细胞的主要手段，对生物和医学的发展起到了极大推动作用。传统显微成像技术主要依赖于光学显微镜，而光学显微镜因其低信噪比和光学衍射极限，已无法满足生物医学中的需求。电子显微镜虽极大提高了分辨率，但难以观测活生物样品，同时电子束的照射会对样品造成辐照损伤，极大地限制其应用领域。

针对目前的计算显微光学成像技术虽然能获取很高的空间分辨率，却总以牺牲时间分辨率为代价，且方法技术复杂、系统成本较高，给临床推广应用带来一定困难的问题，因此，亟需一种新的技术方案用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺点与不足，提供了一种基于数字微镜阵列的显微关联成像系统及成像方法，通过数字微镜阵列加载一系列预置图样，并将显微图案直接聚焦至数字微镜阵列，采用单像素探测器依次采集样本图像，获得单像素探测强度信号，最终重构出显微样品图像。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于数字微镜阵列的显微关联成像系统，其特征在于，包括：光源、样品、显微物镜、分光镜、CCD相机、外置光机桶、第一透镜、数字微镜阵列、第二透镜及单像素探测器，

所述光源、样品、显微物镜、分光镜及CCD相机的中心位于同一光轴上；所述外置光机桶、第一透镜及数字微镜阵列的中心位于同一光轴；其中光源、样品及显微物镜顺次设置在分光镜的入射光路上，CCD相机设置在分光镜的出射光路上，外置光机桶、第一透镜及数字微镜阵列顺次设置在分光镜的反射光路上；所述数字微镜阵列加载预置图样；所述第二透镜置于数字微镜阵列的反射光路上，第二透镜用于汇聚数字微镜阵列的反射光；所述单像素探测器置于第二透镜汇聚光路上。

进一步，所述光源为卤素灯或LED光源。

进一步，所述外置光机桶包括镜筒及设置在镜筒内部的透镜组,透镜组由双透镜组成。

进一步，所述数字微镜阵列中的数字微镜转动角度为正负12度，正12度表示打开，负12度表示关闭。

进一步，所述数字微镜阵列所加载预置图样的光场调制矩阵采用随机分布的二值散斑、Hadamard矩阵或Gold编码矩阵。

进一步，所述单像素探测器采用硅基探测器PDA或光电倍增管。

一种基于数字微镜阵列的显微关联成像方法，其特征在于，该方法基于上述成像系统，具体包括如下过程：光源发出的光经过样品后垂直穿过显微物镜入射到分光镜，分光镜将入射的携带有样品信息的光分成两束，一束光进入CCD相机，另一束光依次经过外置光机桶和第一透镜投射至数字微镜阵列上，将预置图样加载到数字微镜阵列上，通过控制数字微镜阵列中数字微镜转动，形成调制光场，并将调制后的光场信息反射至第二透镜，经第二透镜汇聚后进入单像素探测器，单像素探测器接收来自样品的单像素探测强度信号；利用预置图样与单像素探测强度信号进行光强度关联得到样品的重构图像。