[发明专利]一种提高结构照明共焦显微成像效率和性能的方法及系统

权利要求书

1.一种提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的方法，其特征在于，包括：

计算机生成一系列高频条纹图案，并将这些图案依次传到空间光调制器上，空间光调制器通过这些图案将光源发出的均匀光束调制成一系列空间分布不均匀的结构光；

所述高频条纹图案为傅里叶变换基底图案中对应高频傅里叶系数的条纹图案，用于使产生结构光只调制样品在物镜焦平面的信息；

所述空间分布不均匀的结构光被管镜和物镜投影到待测样品，以使所述待测样品与结构光相互作用后发出的光束成像到相机的光敏面；

所述相机拍摄待测样品与空间不均匀的高频结构光作用后的图像；

从相机拍摄的每张图像中提取像素坐标相同的光敏像元记录的光强值，组成一个一维光强序列；

根据每个一维光强序列，采用单像素成像重建方法重建一张弥散斑图像；

确定每个光敏像元在空间光调制器上的共轭点的像素坐标，从该光敏像元重建的弥散斑图像中抽取与该光敏像元共轭的点的信号；

将所有被抽取的信号按照相机光敏像元的像素坐标进行重组，得到所述待测样品的共焦显微图像。

2.根据权利要求1所述的提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的方法，其特征在于，所述高频条纹图案的条纹宽度至少根据所述物镜的截止频率以及所述待测样品的散射特性确定。

3.根据权利要求2所述的提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的方法，其特征在于，从该光敏像元重建的弥散斑图像中抽取与该光敏像元共轭的点的信号，将所有被抽取的信号按照相机光敏像元的像素坐标进行重组，具体为：

标定相机每个光敏像元在空间光调制器的调制平面上的共轭点坐标，根据标定结果，从每个光敏像元重建的弥散斑图像中抽取与该光敏像元共轭的点的灰度值，作为与该光敏像元共轭的物点所成的像的灰度值，将所有被抽取的灰度值按照每个光敏像元的像素坐标排列。

4.根据权利要求1～3任一项所述的提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的方法，其特征在于，还包括：在每得到一张所述待测样品的共焦显微图像后，移动所述待测样品，继续通过所述空间光调制器，根据高频条纹图案调制生成一系列空间分布不均匀的结构光，并执行后续步骤，以得到所述待测样品在不同层的共焦显微图像。

5.一种提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的系统，其特征在于，包括：照明光源、反射镜、空间光调制器、第一管镜、分光镜、物镜、第二管镜、相机、待测样品和载物台；

所述空间光调制器的调制面设置在第一管镜的前焦面，所述相机的光敏面设置在第二管镜的后焦面，所述待测样品位于物镜的焦平面；

所述照明光源用于发出均匀光束，以使光束经所述反射镜照射到空间光调制器上；

所述空间光调制器用于根据计算生成的高频条纹图案调制光源发出的均匀分布的光束，生成一系列空间分布不均匀的结构光，以使结构光依次经过所述第一管镜、分光镜和物镜照射在置于载物台上的待测样品，所述待测样品与结构光作用后产生的光依次通过所述物镜、分光镜和第二管镜成像在相机的光敏面；

所述高频条纹图案为傅里叶变换基底图案中对应高频傅里叶系数的条纹图案，用于使产生结构光只调制样品在物镜焦平面的信息；

所述相机用于拍摄所述待测样品与空间分布不均匀的结构光作用后的图像。

6.根据权利要求5所述的提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的系统，其特征在于，所述分光镜包括激发滤光片、发射滤光片和二向色分光镜；

所述激发滤光片位于第一管镜和二向色分光镜之间，所述发射滤光片位于第二管镜和二向色分光镜之间。

7.根据权利要求5～6任一项所述的提高结构照明共焦显微成像效率和成像性能的系统，其特征在于，所述载物台上设有可沿所述物镜的光轴Z方向平移的平移机构。