适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统，该成像系统的二维平板LED阵列照明装置的照明光依次多角度照射到样品台上的生物样品上，样品衍射的光依次经过高倍显微物镜、第一孔径光阑、反射镜、第二孔径光阑、无限远校正管镜，最后各个角度的图像聚焦在成像相机上，成像相机采集的多幅不同角度的低分辨率图像融合重建后，获得一张大视场、高分辨的成像图像。本实用新型专利技术的傅里叶叠层显微成像系统利用40x物镜可以实现100x物镜的分辨率，同时成像视场兼具40x物镜的成像视场。可以实现对细胞样品或组织切片进行大视场、高分辨成像，在医疗检测方面具有重要的应用价值。在医疗检测方面具有重要的应用价值。在医疗检测方面具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统


[0001]本技术涉及显微成像
，具体涉及一种适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统。

技术介绍

[0002]光学显微镜是人类最伟大的专利技术之一，它把一个全新的世界展现在人类的视野里。人们通过显微镜看到了无法用肉眼观察到的微生物，以及生物体内的微结构。但是传统光学显微镜的成像分辨率和成像视场相互制约，即随着物镜的放大倍数的增加其成像视场也随之降低。
[0003]2013年Zheng提出傅里叶叠层显微成像技术，可以解决成像分辨率和成像视场相互制衡的问题。其原理是通过结合结构光照明技术和相干孔径合成技术，利用LED阵列替代传统聚光镜进行多角度照明进行叠层衍射成像相位恢复，采集多幅不同角度的低分辨率图像，原本一些超出显微物镜数值孔径的样品频率成分便被平移到孔径内，再将这些图像在频谱域融合获得一张高分辨率、大视场图像。但是目前的傅里叶叠层显微成像技术主要应用于低倍物镜，如放大倍率在4x，5x以及10x等，导致其成像分辨率一直不能达到观测细胞或组织切片内部细节结构。

技术实现思路

[0004]本技术要解决现有技术中的技术问题，提供一种适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统，以实现适用于大视场、高分辨的细胞或组织切片成像。
[0005]为了解决上述技术问题，技术的技术方案具体如下：
[0006]本技术提供一种适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统，包括照明装置和显微成像装置；
[0007]所述照明装置包括：依次设置的三维位移台、旋转调节器和二维平板LED 阵列照明装置；
[0008]所述显微成像装置包括：样品台、高倍显微物镜、第一孔径光阑、反射镜、第二孔径光阑、无限远校正管镜和成像相机；
[0009]所述三维位移台、旋转调节器用以调节二维平板LED阵列照明装置，利用第一孔径光阑、反射镜和第二孔径光阑使所述二维平板LED阵列照明装置中心处的LED与高倍显微物镜中心、成像相机中心保持同轴；
[0010]所述二维平板LED阵列照明装置的照明光依次多角度照射到样品台上的生物样品上，样品衍射的光依次经过高倍显微物镜、第一孔径光阑、反射镜、第二孔径光阑、无限远校正管镜，最后各个角度的图像聚焦在成像相机上，成像相机采集的多幅不同角度的低分辨率图像融合重建后，获得一张大视场、高分辨的成像图像。
[0011]在上述技术方案中，所述二维平板LED阵列照明装置的相邻LED间距为 4mm，所用LED阵列个数选为7
×
7或9
×
9。
[0012]在上述技术方案中，所述二维平板LED阵列照明装置距样品面高度范围为 13mm～20mm。
[0013]在上述技术方案中，所述二维平板LED阵列照明装置的波长范围为465
±ꢀ
10nm～640nm
±
10nm。
[0014]在上述技术方案中，所述样品台为二维可调载物台。
[0015]在上述技术方案中，所述高倍显微物镜的放大率为40x，数值孔径范围为 0.6～0.7。
[0016]在上述技术方案中，所述成像相机的像素尺寸
Pcam
大小满足奈奎斯特定理条件，即其中M0为高倍显微物镜的放大倍率，NA
o
为高倍显微物镜数值口径，λ为LED波长。
[0017]技术的有益效果是：
[0018]本技术的适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统的二维平板LED 阵列照明装置的照明光依次多角度照射到样品台上的生物样品上，样品衍射的光依次经过高倍显微物镜、第一孔径光阑、反射镜、第二孔径光阑、无限远校正管镜，最后各个角度的图像聚焦在成像相机上，成像相机采集的多幅不同角度的低分辨率图像融合重建后，获得一张大视场、高分辨的成像图像。本技术的傅里叶叠层显微成像系统利用40x物镜可以实现100x物镜的分辨率，同时成像视场兼具40x物镜的成像视场，解决了传统显微镜分辨率和成像视场相互制约的问题。
[0019]本技术的适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统，可以实现对细胞样品或组织切片进行大视场、高分辨成像，在医疗检测方面具有重要的应用价值；可以将现有的传统光学显微镜进行技术升级，拓宽传统显微镜的应用领域以及满足未来多模态成像研究需求。
附图说明
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。
[0021]图1是本技术的适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统的结构示意图；
[0022]图2是对USAF分辨率板的40x物镜的传统显微成像参照图；
[0023]图3是本技术的成像系统对USAF分辨率板的40x物镜的傅里叶叠层成像图；
[0024]图4是对人肝癌细胞HepG2的40x物镜的传统显微成像参照图；
[0025]图5是本技术的成像系统对人肝癌细胞HepG2的40x物镜的傅里叶叠层成像图。
[0026]图中的附图标记表示为：
[0027]1‑
三维位移台；2
‑
旋转调节器；3
‑
二维平板LED阵列照明装置；4
‑
样品台；5
‑ꢀ
高倍显微物镜；6
‑
第一孔径光阑；7
‑
反射镜；8
‑
第二孔径光阑；9
‑
无限远校正管镜；10
‑
成像相机；11
‑
控制计算机。
具体实施方式
[0028]下面结合附图1～5对本技术作进一步详细说明。应当理解，本文所使用的诸
如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0029]如图1所示，本技术的适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统包括：照明装置和显微成像装置；所述照明装置包括：依次设置的三维位移台1、旋转调节器2和二维平板LED阵列照明装置3，所述三维位移台1、旋转调节器2 通过机械转接件固定在二维平板LED阵列照明装置3上，所述二维平板LED阵列照明装置3通过数据线与控制计算机11相连接，通过控制计算机11发送控制信号，使其LED依次被点亮进行多角度照射样品；所述显微成像装置包括：样品台4、高倍显微物镜5、第一孔径光阑6、反射镜7、第二孔径光阑8、无限远校正管镜9和成像相机10；
[0030]所述三维位移台1、旋转调节器2用以调节二维平板LED阵列照明装置3，利用第一孔径光阑6、反射镜7和第二孔径光阑8使所述二维平板LED阵列照明装置3中心处的LED与高倍显微物镜5中心、成像相机10中心保持同轴性，且需要用USAF分辨率板检测系统的分辨率，需满足该成像系统的实际分辨率达到高倍显微物镜5理论分辨率的标称值。
[0031]所述二维平板LED阵列照明装置3的照明光依次多角度照射到样品台4上的生物样品上，所述样品台4为二维可调载物台，样品衍射的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统，其特征在于，包括照明装置和显微成像装置；所述照明装置包括：依次设置的三维位移台(1)、旋转调节器(2)和二维平板LED阵列照明装置(3)；所述显微成像装置包括：样品台(4)、高倍显微物镜(5)、第一孔径光阑(6)、反射镜(7)、第二孔径光阑(8)、无限远校正管镜(9)和成像相机(10)；所述三维位移台(1)、旋转调节器(2)用以调节二维平板LED阵列照明装置(3)，利用第一孔径光阑(6)、反射镜(7)和第二孔径光阑(8)使所述二维平板LED阵列照明装置(3)中心处的LED与高倍显微物镜(5)中心、成像相机(10)中心保持同轴；所述二维平板LED阵列照明装置(3)的照明光依次多角度照射到样品台(4)上的生物样品上，样品衍射的光依次经过高倍显微物镜(5)、第一孔径光阑(6)、反射镜(7)、第二孔径光阑(8)、无限远校正管镜(9)，最后各个角度的图像聚焦在成像相机(10)上，成像相机(10)采集的多幅不同角度的低分辨率图像融合重建后，获得一张大视场、高分辨的成像图像。2.根据权利要求1所述的适用于高倍物镜的傅里叶叠层显微成像系统，其特征在于，所述二维平板LED阵列照明装置(3)的相邻L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏达，邵丽娜，李泓儒，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：新型
国别省市：