[发明专利]基于对向照明的光学衍射层析显微成像方法

权利要求书

1.一种基于对向照明的光学衍射层析显微成像系统，其特征在于，所述系统用于采集被测样品在正向角度扫描和反向波长扫描照明下的一系列原始强度图，所述系统包括可编程LED阵列(1)、被测样品(2)、显微物镜(3)、分光棱镜(4)、成像筒镜(5)、相机(6)、透镜(7)、声光可调谐滤波器(8)和超连续谱激光器(9)，可编程LED阵列(1)的圆心与显微物镜(3)同轴心，被放置在被测样品上方预定高度位置，使LED阵列(1)的照明数值孔径等于显微物镜(3)的数字孔径；显微物镜(3)、分光棱镜(4)、成像筒镜(5)的光路同轴心；透镜(7)、声光可调谐滤波器(8)、超连续谱激光器(9)的光路同轴心，并与显微物镜(3)的光路垂直；显微物镜(3)的后焦面与成像筒镜(5)的前焦面重合，透镜(7)的前焦面经分光棱镜(4)反射后与显微物镜(3)的后焦面重合，相机(6)放置在成像筒镜的后焦面上。

2.根据权利要求1所述的基于对向照明的光学衍射层析显微成像系统，其特征在于，正向角度扫描照明成像时，逐个点亮LED，准单色平面波根据LED位置从不同角度照射样品，经过物镜、分光棱镜、成像筒镜后汇聚到相机成像平面上，从而记录一系列原始光强图；反向波长扫描照明时，超连续谱激光器作为照明光源，通过声光可调协滤波器进行滤波后依次产生不同波长的准单色平面波，依次穿过透镜、分光棱镜和物镜后，作为平行光发出，照射样品，样品的背向散射光经过物镜、分光棱镜、成像筒镜后汇聚到相机成像平面上，记录一系列原始光强图。

3.基于权利要求1或2所述的系统的方法，其特征在于，成像步骤如下：

步骤1：采集正向角度扫描和后向波长扫描照明下的原始强度图像；

步骤2：构建一个三维全零矩阵作为被测样品的初始化频谱；

步骤3：分别确定不同角度或不同波长下采集到的强度图像在三维频谱上的对应位置；

步骤4：依次使用正向角度扫描照明下测量得到的一系列原始强度图更新步骤3中确定的三维频谱中对应区域，直至所有采集到的图像都参与更新，得到被测样品更新后的三维频谱；

步骤5：在步骤4得到的三维频谱的上继续使用反向波长扫描照明下测量得到的一系列原始强度图更新步骤3中确定的对应区域，直至所有采集到的图像都参与更新，得到被测样品更新后的三维频谱；

步骤6：采用非负约束对步骤5更新后的三维频谱中轴向缺失区域进行计算填充；

步骤7：对步骤6中获得的频谱进行三维傅里叶逆变换，获得样品的三维折射率分布，实现非接触和无样品位移的各向同性高分辨率三维衍射层析成像。