一种结构光照明模式切换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种结构光照明模式切换装置，包括：空间滤波片和切换装置，其中，空间滤波片固定设置在光源的光束路径上，空间滤波片上开设有多个滤波孔；切换装置设置在空间滤波片远离光源的一侧，切换装置包括挡光结构和用于驱动挡光结构运动的驱动机构；挡光结构包括多个挡光片，挡光片适于遮挡空间滤波片上至少部分滤波孔，且不同挡光片对应遮挡的滤波孔的位置不同，驱动机构适于根据照明模式的不同控制相应的挡光片运动至与空间滤波片对应的重合位置

【技术实现步骤摘要】
一种结构光照明模式切换装置


[0001]本专利技术涉及显微成像
，具体涉及一种结构光照明模式切换装置
。

技术介绍

[0002]传统显微光学成像系统的空间分辨率受衍射极限限制，在可见光波段，无法实现小于
200nm
的微小结构观测
。
近年来，一系列远场光学超分辨显微成像方法被提出，超分辨显微成像技术主要包括受激辐射损耗显微成像技术
、
单分子定位显微成像技术
、
结构光照明显微成像技术
(Structured Illumination Microscopy,SIM)
以及衍生的非线性
SIM
等，这些技术为生物医学研究带来了重大突破
。
结构光照明超分辨显微成像技术以其高时空分辨率
、
三维超分辨
、
通用荧光染料等优势，已经成为生物医学研究领域必不可少的技术手段
。
[0003]SIM
采用结构化的照明光对样品进行照明，以激发出荧光信息，通过采集多幅被不同方向和相位结构光调制的样品图像，最后利用超分辨重建算法获取得到样品的超分辨图像，将空间分辨率提升至传统显微光学系统的2倍
。
[0004]传统空间滤波器一般采用空间滤波小孔结构，即在需要选通的位置进行开孔，使对应的衍射光束通过
。
该方式只适用于一种成像模式，如需改变成像模式，则需要更换滤波小孔结构
。
然而，
SIM
对照明光束的质量要求极高，衍射光束须准确通过滤波小孔，否则由此导致的光束不对称
、
杂散光等将影响样品面照明光的质量，进而影响超分辨图像质量
。
因此，当需要切换照明模式时，往往需要用户手动更换滤波小孔结构，并对光路进行精密调节，以保证所需的衍射光束均准确通过滤波小孔
。
这样的方式将导致系统对成像模式兼容性差
、
操作复杂
、
调节难度高等问题
。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术所要解决的技术问题在于当需要切换照明模式时，往往需要用户手动更换滤波小孔结构，并对光路进行精密调节，以保证所需的衍射光束均准确通过滤波小孔，由此导致的系统兼容性差
、
操作复杂
、
调节难度高等情况
。
[0006]为此，本专利技术提供一种结构光照明模式切换装置，包括：
[0007]空间滤波片，固定设置在光源的光束路径上，所述空间滤波片上开设有多个滤波孔；
[0008]切换装置，所述切换装置设置在所述空间滤波片远离所述光源的一侧，所述切换装置包括挡光结构和用于驱动所述挡光结构运动的驱动机构；
[0009]其中，所述挡光结构包括多个挡光片，所述挡光片适于遮挡所述空间滤波片上至少部分所述滤波孔，且不同挡光片对应遮挡的滤波孔的位置不同，所述驱动机构适于根据照明模式的不同控制相应的挡光片运动至与所述空间滤波片对应的重合位置，以遮挡相应位置的滤波孔实现在不同照明模式之间的切换
。
[0010]可选地，上述的滤波孔包括开设在空间滤波片中心的第一滤波孔，以及设置在所
述第一滤波孔外周的多个第二滤波孔；
[0011]多个第二滤波孔以所述第一滤波孔为圆心依次分布于半径不同的至少两个同心圆的圆周上，且位于同一圆周上的第二滤波孔均匀间隔分布；
[0012]所述挡光片适于遮挡所述第一滤波孔和
/
或至少一个圆周上的第二滤波孔
。
[0013]可选地，上述的不同圆周上相邻的两个第二滤波孔的间隔角度相同，且相邻两个圆周上的第二滤波孔一一对应设置
。
[0014]可选地，上述的第二滤波孔包括以所述第一滤波孔为中心由内向外间隔设置的第一圈滤波孔
、
第二圈滤波孔和第三圈滤波孔；所述第一圈滤波孔
、
所述第二圈滤波孔和所述第三圈滤波孔上均设置有至少两对关于中心对称设置的第二滤波孔
。
[0015]可选地，上述的挡光片上设有透光孔，所述透光孔包括对应所述第一滤波孔设置的第一透光孔，和
/
或，对应所述第二滤波孔设置的第二透光孔
。
[0016]可选地，上述的挡光片包括第一挡光片，所述第一挡光片上设有所述第一透光孔，和
/
或，对应所述第二圈滤波孔上的第二滤波孔开设的第二透光孔，以供光线从第一滤波孔，和
/
或所述第二圈滤波孔上的第二滤波孔中穿过
。
[0017]可选地，上述的挡光结构包括第二挡光片，所述第二挡光片上设有第二透光孔；
[0018]其中，所述第二挡光片上的第二透光孔对应所述第三圈滤波孔上的所述第二滤波孔设置，以使光线从所述第三圈滤波孔上的第二滤波孔穿过
。
[0019]可选地，上述的挡光结构包括第三挡光片；所述第三挡光片上开设有第二透光孔；
[0020]所述第三挡光片上的第二透光孔对应所述第二圈滤波孔上的第二滤波孔以及第一圈滤波孔中的部分第二滤波孔设置，以使光线从所述第二圈滤波孔上的全部第二滤波孔以及第一圈滤波孔中部分第二滤波孔中的一个穿过；
[0021]其中，设定所述第一圈滤波孔上的第二滤波孔为
m
对，所述部分第二滤波孔为
m
对第二滤波孔中相邻的任意
m/2
个第二滤波孔
。
[0022]可选地，上述的挡光片上的透光孔孔径大于所述空间滤波片上的所述滤波孔的孔径；
[0023]和
/
或，所述挡光片上的第二透光孔的孔径小于相邻两个第二滤波孔的孔间距；
[0024]和
/
或，所述挡光结构与所述空间滤波片相对且间隔设置
。
[0025]可选地，所述空间滤波片上的所述滤波孔为透光区域，所述空间滤波片上的其他区域为挡光区域；所述挡光片上的所述透光孔为透光区域，所述挡光片上的其他区域为挡光区域；
[0026]其中，所述挡光区域的透光度应小于等于
0.05
％，所述透光区域的透光度应大于等于
99.5
％；所述滤波孔的孔径为
10—100
μ
m
，所述透光孔的孔径为
50—500
μ
m
，所述滤波孔和所述透光孔边缘应光滑无毛刺；所述空间滤波片和所述挡光片的厚度设置为
0.1—1mm。
[0027]可选地，上述的挡光结构还包括安装板，多个所述挡光片沿直线方向或圆周方向间隔设置在所述安装板上；
[0028]所述驱动机构与所述安装板相连，适于驱动所述安装板呈线性移动或者旋转，以带动相应的所述挡光片移动至与所述空间滤波片对应的位置，并遮挡相应位置的滤波孔以切换不同的照明模式
。
[0029]可选地，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种结构光照明模式切换装置，其特征在于，包括：空间滤波片
(1)
，固定设置在光源的光束路径上，所述空间滤波片
(1)
上开设有多个滤波孔
(11)
；切换装置
(2)
，所述切换装置
(2)
设置在所述空间滤波片
(1)
远离所述光源的一侧，所述切换装置
(2)
包括挡光结构
(21)
和用于驱动所述挡光结构
(21)
运动的驱动机构
(22)
；其中，所述挡光结构
(21)
包括多个挡光片
(211)
，所述挡光片
(211)
适于遮挡所述空间滤波片
(1)
上至少部分所述滤波孔
(11)
，且不同挡光片
(211)
对应遮挡的滤波孔
(11)
的位置不同，所述驱动机构
(22)
适于根据照明模式的不同控制相应的挡光片
(211)
运动至与所述空间滤波片
(1)
对应的重合位置，以遮挡相应位置的滤波孔
(11)
实现在不同照明模式之间的切换
。2.
根据权利要求1所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，所述滤波孔
(11)
包括开设在空间滤波片
(1)
中心的第一滤波孔
(111)
，以及设置在所述第一滤波孔
(111)
外周的多个第二滤波孔
(112)
；多个第二滤波孔
(112)
以所述第一滤波孔
(111)
为圆心依次分布于半径不同的至少两个同心圆的圆周上，且位于同一圆周上的第二滤波孔
(112)
均匀间隔分布；所述挡光片
(211)
适于遮挡所述第一滤波孔
(111)
和
/
或至少一个圆周上的第二滤波孔
(112)。3.
根据权利要求2所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，不同圆周上相邻的两个第二滤波孔
(112)
的间隔角度相同，且相邻两个圆周上的第二滤波孔
(112)
一一对应设置
。4.
根据权利要求3所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，所述第二滤波孔
(112)
包括以所述第一滤波孔
(111)
为中心由内向外间隔设置的第一圈滤波孔
、
第二圈滤波孔和第三圈滤波孔；所述第一圈滤波孔
、
所述第二圈滤波孔和所述第三圈滤波孔上均设置有至少两对关于中心对称设置的第二滤波孔
(112)。5.
根据权利要求4所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，所述挡光片上设有透光孔
(212)
，所述透光孔
(212)
包括对应所述第一滤波孔
(111)
设置的第一透光孔，和
/
或，对应所述第二滤波孔
(112)
设置的第二透光孔
。6.
根据权利要求5所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，所述挡光片包括第一挡光片
(2111)
，所述第一挡光片
(2111)
上设有所述第一透光孔，和
/
或，对应所述第二圈滤波孔上的第二滤波孔
(112)
开设的第二透光孔，以供光线从第一滤波孔
(111)
，和
/
或所述第二圈滤波孔上的第二滤波孔
(112)
中穿过
。7.
根据权利要求5所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，所述挡光结构
(21)
包括第二挡光片
(2112)
，所述第二挡光片
(2112)
上设有第二透光孔；其中，所述第二挡光片
(2112)
上的第二透光孔对应所述第三圈滤波孔上的所述第二滤波孔
(112)
设置，以使光线从所述第三圈滤波孔上的第二滤波孔
(112)
穿过
。8.
根据权利要求5所述的结构光照明模式切换装置，其特征在于，所述挡光结构
(21)
包括第三挡光片
(2113)
；所述第三挡光片
(2113)
上开设有第二透光孔；所述第三挡光片
(2113)
上的第二透光孔对应所述第二圈滤波孔上的第二滤波孔
(112)
以及第一圈滤波孔中的部分第二滤波孔
(112)
设置，以使光线从所述第二圈滤波孔上的全部第二滤波孔<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳微，巩岩，郎松，郑汉青，张志，汪路涵，
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：发明
国别省市：