结构光照明显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术的目的是提供一种结构光照明显微成像系统，本实用新型专利技术通过依次设置于结构光光源的发射光路上的光束整形透镜、激发滤光片和二向色镜，依次设置于二向色镜第一光路上的物镜和样品，依次设置于二向色镜的第二光路上的发射滤光片、筒镜和探测器，与设置有复眼透镜的结构光显微成像系统相比，在降低结构光照明显微成像系统的安装和加工精度要求前提下，可以得到信噪比和对比度更高的超分辨显微图像；与基于数字微透镜阵列或光栅的结构光显微成像系统相比，大幅降低系统成本，且系统稳定性更高。

Microscopic imaging system of structural light illumination

The utility model is to provide a structured illumination microscopy imaging system, the utility model has the advantages of the structure are orderly arranged in light excitation beam shaping lens, emitting light on the filter and two dichroic mirror, dichroic mirror two are arranged in the first optical path and lens samples, second light emission filter, on the road in order to set up on the two color mirror of the cylindrical mirror and detector, and is provided with a structure light microscopic imaging system in the eye lens compared to reduce installation and machining accuracy of structured light imaging system under the premise, can get higher signal-to-noise ratio and contrast of the superresolution image; compared with the structure of light digital microscopic imaging system based on microlens array or grating, greatly reduce the cost of the system, and the system stability is higher.

【技术实现步骤摘要】
结构光照明显微成像系统
本技术涉及光学领域，尤其涉及一种结构光照明显微成像系统。
技术介绍
结构光显微成像技术是一种基于光学显微镜的超分辨显微成像技术，该技术使用特殊调制的结构光场照明样品，通过运用相移算法从不同相位的调制图像数据中提取聚焦平面的信息，得到结构光照明显微成像的图像数据，可以突破普通光学显微镜受光学衍射极限的限制，达到更高的显微成像分辨率。结构光照明显微最早是通过将照明光路中加入一个正弦光栅来实现的，光栅图案被投影到样品上形成结构光照明，但在这些用光栅获得结构光照明的系统中,必须移动光栅来获得不同相移下的源图像，因此这种机械移动装置会减低系统的稳定性。专利技术专利201110448980.8提出了一种基于数字微镜器件的高速结构照明光学显微系统及方法，实现了高速成像和高光能量利用率。但是空间光调制器存在成本高、成像速度仍然受到限制、系统体积大等缺点。另外，也有通过阵列排布的LED光源结合复眼透镜实现结构光照明的显微系统，该系统中需要引入复眼透镜，而且对复眼透镜的加工和装调有极高的难度，安装和加工精度要求非常高。当复眼透镜在安装和加工精度没有达到要求时，通过安装有该复眼透镜的结构光照明显微成像系统，无法得到高对比度、高信噪比的显微图像。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种结构光照明显微成像系统，能够解决已有结构光照明显微成像系统成本高、装调困难、稳定性差等问题。根据本技术的一个方面，提供了一种结构光照明显微成像系统，包括：结构光光源；依次设置于所述结构光光源的发射光路上的光束整形透镜、激发滤光片和二向色镜；依次设置于所述二向色镜的第一光路上的物镜和样品；依次设置于所述二向色镜的第二光路上的发射滤光片、筒镜和探测器。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述物镜和样品依次设置于所述二向色镜的反射光路上；所述发射滤光片、筒镜和探测器依次设置于所述二向色镜的透射光路上。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述物镜和样品依次设置于所述二向色镜的透射光路上；所述发射滤光片、筒镜和探测器依次设置于所述二向色镜的反射光路上。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述结构光光源包括微尺寸发光光源，用于产生具有亮暗条纹的结构光。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述微尺寸发光光源包括基板和排布于所述基板上的发光单元阵列。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述每个发光单元的尺寸范围不超过500μm×500μm方形区域。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述光束整形透镜，设置于所述结构光光源的发射光路上；所述激发滤光片，设置于所述光束整形透镜的发射光路上；所述二向色镜，用于反射所述激发滤光片的发射光路上的结构光至所述物镜。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述物镜，用于接收所述二向色镜反射的结构光并将所述接收的结构光投影至所述样品；所述样品，用于接收所述物镜投影的结构光后形成结构光照明并激发产生荧光，所述荧光依次透射过所述物镜和二向色镜。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述发射滤光片，用于对透射过所述二向色镜的所述荧光进行滤波；所述筒镜位于所述发射滤光片的透射光路上，用于收集和透射所述经所述发射滤光片滤波后的荧光；所述荧光探测器，用于接收所述筒镜透射后的荧光。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述结构光光源与所述样品的表面、所述样品的表面与所述探测器的成像面均处于共轭结构位置。进一步的，上述结构光照明显微成像系统中，所述光束整形透镜包括一个或多个透镜。与现有技术相比，本技术通过结构光光源，依次设置于所述结构光光源的发射光路上的光束整形透镜、激发滤光片和二向色镜，依次设置于所述二向色镜的第一光路上的物镜和样品，依次设置于所述二向色镜的第二光路上的发射滤光片、筒镜和探测器，与设置有复眼透镜的结构光显微成像系统相比，在降低结构光照明显微成像系统的安装和加工精度要求前提下，可以得到信噪比和对比度更高的超分辨显微图像；与基于数字微透镜阵列或光栅的结构光显微成像系统相比，大幅降低系统成本，且系统稳定性更高。另外，通过采用微尺寸发光二极管光源作为结构光光源，使结构光显微成像系统结构简单，易于装调，且成本更低，获得高分辨率、高稳定性、高对比度的结构光照明显微光学系统。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本技术一实施例的结构光照明显微成像系统示意图；图2示出根据本技术另一实施例的结构光照明显微成像系统示意图；图3示出根据本技术一实施例的排布于基板上的圆形发光单元阵列的正视图；图4示出根据本技术一实施例的排布于基板上的方形发光单元阵列的正视图；图5示出图4的侧视图；图6示出根据本技术一实施例的正方形发光单元形成纵向条纹的示意图；图7示出根据本技术一实施例的正方形发光单元形成横向条纹的示意图；图8示出根据本技术一实施例的正方形发光单元形成斜向条纹的示意图；图9示出根据本技术一实施例的圆形发光单元形成纵向条纹的示意图；图10示出根据本技术一实施例的圆形发光单元形成横向条纹的示意图；图11示出根据本技术一实施例的圆形发光单元形成斜向条纹的示意图；图12示出根据本技术一实施例的占空比为1:2纵向结构光条纹；图13示出根据本技术一实施例的占空比为1:3纵向结构光条纹；图14示出根据本技术一实施例的微尺寸发光二极管的无源选址的驱动模式示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述。如图1和2所示，本技术提供一种结构光照明显微成像系统，包括：结构光光源1；依次设置于所述结构光光源1的发射光路上的光束整形透镜2、激发滤光片3和二向色镜4；如图1和2所示，所述光束整形透镜2、激发滤光片3和二向色镜4可以离所述结构光光源1由近及远依次设置于所述结构光光源的发射光路上；依次设置于所述二向色镜4的第一光路上的物镜5和样品6；如图1和2所示，物镜5和样品可6以离所述二向色镜4由近及远依次设置于所述二向色镜4的第一光路上；依次设置于所述二向色镜4的第二光路上的发射滤光片7、筒镜8和探测器9。如图1和2所示，所述发射滤光片7、筒镜8和探测器9可以离所述所述二向色镜依次设置于所述二向色镜的第二光路上，其中，所述二向色镜的第一光路和第二光路平行或垂直。本实施例的结构光照明显微成像系统与设置有复眼透镜的结构光显微成像系统相比，在降低结构光照明显微成像系统的安装和加工精度要求前提下，可以得到信噪比和对比度更高的超分辨显微图像，与基于数字微透镜阵列或光栅的结构光显微成像系统相比，大幅降低系统成本，且系统稳定性更高。本技术的结构光照明显微成像系统一实施例中，如图1所示，所述二向色镜4的第一光路为所述二向色镜的反射光路，所述二向色镜4的第二光路为所述二向色镜的透射光路，如此，所述物镜和样品依次设置于所述二向色镜的反射光路上；所述发射滤光片、筒镜和探测器依次设置于所述二向色镜的透射光路上。本技术的结构光照明显微成像系统一实施例中，如图2所示，所述二向色镜4的第一光路为所述二向色镜的透射光路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构光照明显微成像系统，其中，该系统包括：结构光光源；依次设置于所述结构光光源的发射光路上的光束整形透镜、激发滤光片和二向色镜；依次设置于所述二向色镜的第一光路上的物镜和样品；及依次设置于所述二向色镜的第二光路上的发射滤光片、筒镜和探测器。

【技术特征摘要】
1.一种结构光照明显微成像系统，其中，该系统包括：结构光光源；依次设置于所述结构光光源的发射光路上的光束整形透镜、激发滤光片和二向色镜；依次设置于所述二向色镜的第一光路上的物镜和样品；及依次设置于所述二向色镜的第二光路上的发射滤光片、筒镜和探测器。2.根据权利要求1所述的结构光照明显微成像系统，其中，所述物镜和样品依次设置于所述二向色镜的反射光路上；所述发射滤光片、筒镜和探测器依次设置于所述二向色镜的透射光路上。3.根据权利要求1所述的结构光照明显微成像系统，其中，所述物镜和样品依次设置于所述二向色镜的透射光路上；所述发射滤光片、筒镜和探测器依次设置于所述二向色镜的反射光路上。4.根据权利要求1所述的结构光照明显微成像系统，其中，所述结构光光源包括微尺寸发光光源，用于产生具有亮暗条纹的结构光。5.根据权利要求4所述的结构光照明显微成像系统，其中，所述微尺寸发光光源包括基板和排布于所述基板上的发光单元阵列。6.根据权利要求5所述的结构光照明显微成像系统，其中，所述每个发光单元的尺寸范围不超过500μm×500μm方形区域。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊大曦，杨西斌，王沛沛，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏,32