[发明专利]3D多焦面结构光快速显微成像系统及方法

摘要

本发明公开了一种3D多焦面结构光快速显微成像系统及方法，其中系统包括：物镜OL；延迟透镜组用于确保不同深度的光经过多焦光栅后都能到达相机感光面；衍射多焦光栅MFG；色差矫正光栅CCG用于消除样本同一深度对应子图的色差；数字微镜阵列DMD用于对样本不同深度的照明图案进行调制；第一4f组用于使得激光光束的大小与数字微镜阵列DMD大小匹配；第二4f组用于数字微镜阵列DMD上图案的大小与衍射多焦光栅MFG大小匹配；成像模块用于采集数据并对样本的不同深度分别进行结构光超分辨显微重建，并将每层的重建结果堆叠起来，形成最后的3D超分辨成像结果。该系统可以有效提高显微成像的速度，提升系统的稳定性。

主权项

1.一种3D多焦面结构光快速显微成像系统，其特征在于，包括：

物镜OL；

延迟透镜组，所述延迟透镜组包括第一透镜L1和第二透镜L2，用于确保不同深度的光经过多焦光栅后都能到达相机感光面；

衍射多焦光栅MFG，所述衍射多焦光栅MFG放置到所述第一透镜L1的焦平面上；

色差矫正光栅CCG，用于消除样本同一深度对应子图的色差；

数字微镜阵列DMD，用于对样本不同深度的照明图案进行调制；

第一4f组，用于使得激光光束的大小与所述数字微镜阵列DMD大小匹配；

第二4f组，用于所述数字微镜阵列DMD上图案的大小与衍射多焦光栅MFG大小匹配；以及

成像模块，用于采集数据并对所述样本的不同深度分别进行结构光超分辨显微重建，并将每层的重建结果堆叠起来，形成最后的3D超分辨成像结果。

2.根据权利要求1所述的3D多焦面结构光快速显微成像系统，其特征在于，所述色差矫正光栅CCG设置于所述衍射多焦光栅MFG后方，且在该位置处不同深度对应的子图在空间位置上分离设置。

3.根据权利要求1所述的3D多焦面结构光快速显微成像系统，其特征在于，使所述样本发射与照明光相同波长的光，标定样本不同深度的光到达所述数字微镜阵列DMD后对应的位置，以在用对所述样本不同深度的照明图案进行调制时，所述数字微镜阵列DMD上的调制区域与标定的位置相对应。

4.根据权利要求1所述的3D多焦面结构光快速显微成像系统，其特征在于，所述第一4f组和所述第二4f组均具有两个透镜。

5.一种3D多焦面结构光快速显微成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

在数字微镜阵列不同的空间位置调制不同的正弦图案，并通过多焦光栅将所述不同的正弦图案投影到样本的不同深度；

通过所述多焦光栅将所述样本的不同深度的信息投射到相机的不同空间位置，以对所述样本不同深度的同时成像；以及

通过结构光超分辨成像相关算法恢复样本不同深度的超分辨图像。