一种高速光学衍射层析显微成像系统技术方案

本发明专利技术涉及光学显微成像技术领域，提供一种高速光学衍射层析显微成像系统，包括光源模块、第一分光模块、分束旋转模块、第二分光模块、反射模块和相机；本发明专利技术通过分束旋转模块配合相机进行旋转扫描，第一旋转件和第二旋转件的转动对整体系统的扰动远小于扫描振镜带来的影响，保证了重构的三维频谱的精度，提高了最终解算的图像质量，且基于第一旋转件和第二旋转件上分布的多个第一通光孔和第一透镜，实现在同一时间存在多个照明角度，保证了光学衍射层析显微成像的时间分辨率，且基于样品光数量的增多，实现了数据采集速度成倍的提升，进而提高了成像速度。进而提高了成像速度。进而提高了成像速度。

【技术实现步骤摘要】
一种高速光学衍射层析显微成像系统


[0001]本专利技术涉及光学显微成像
，尤其涉及一种高速光学衍射层析显微成像系统。

技术介绍

[0002]光学衍射层析技术是根据光场的衍射效应并结合定量相位成像的一种新型的非标记、非侵入的三维显微成像技术，该显微成像技术能够实现样品的三维结构成像，通常的思路是通过旋转照明光束来获得样品在不同光照角度下的多幅图像，然后利用这组角度图像重建三维结构。
[0003]目前常用的一种旋转照明光束的方法是通过控制位于样品共轭面的两个扫描振镜来实现，然而机械驱动的扫描振镜在扫描的过程中，由于高电压造成的非线性响应会造成扫描位置的抖动，即扫描振镜对整个系统的扰动较大，导致二维频谱拼接的准确度降低，进而影响了其重构的三维频谱的精度，降低了最终解算的图像质量。另外，上述的旋转照明光束的方式在同一时间只能存在一个照明角度，因此限制了光学衍射层析显微成像的时间分辨率，同时限制了成像速度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高速光学衍射层析显微成像系统，用以解决现有技术中通过扫描振镜实现旋转照明光束过程中对整个系统扰动较大、同一时间只能存在一个照明角度且制约了成像速度的缺陷，实现提高最终解算的图像质量和成像速度。
[0005]本专利技术提供一种高速光学衍射层析显微成像系统，包括光源模块、第一分光模块、分束旋转模块、第二分光模块、反射模块和相机；
[0006]其中，所述光源模块用于发出准直的偏振光；所述第一分光模块用于将所述光源模块发出的偏振光分为第一分光和第二分光，所述第一分光用于照明光，所述第二分光用于参考光；
[0007]所述分束旋转模块包括相连接的第一旋转件和第二旋转件，所述第一旋转件上周向设有多个第一通光孔，所述第二旋转件上周向设有与所述第一通光孔一一对应的多个第一透镜，所述第一分光能够依次通过所述第一通光孔和所述第一透镜并形成多束准直光，所述第二旋转件远离所述第一旋转件的一侧设有照明物镜，多束准直光能够通过所述照明物镜折射、并以多个角度照射样品，以形成带有样品信息的多束样品光；
[0008]所述反射模块用于将所述第二分光反射至所述第二分光模块，且所述样品光和所述第二分光至少经过所述第二分光模块合束后被所述相机收集。
[0009]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述光源模块包括激光器、第一起偏器、第一扩束模块和第一准直模块；
[0010]其中，所述激光器用于发出激光；所述第一起偏器用于将所述激光转变为偏振光，所述第一起偏器发出的偏振光能够依次经过所述第一扩束模块和所述第一准直模块进行
扩束和准直。
[0011]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述第一旋转件和/或所述第二旋转件与第一驱动件的驱动端相连接，所述第一驱动件用于驱动所述第一旋转件和所述第二旋转件自转。
[0012]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，还包括位于所述照明物镜与所述第二分光模块之间的第二扩束模块和第二准直模块，所述样品光能够依次经过所述第二扩束模块和第二准直模块进行扩束和准直。
[0013]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述第二分光模块相对于所述相机的中轴线倾斜设置。
[0014]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，还包括第三分光模块，所述第三分光模块包括相连接的第一连接机构和第二连接机构，所述第一连接机构上周向设有多个第二通光孔，所述第二连接机构上周向设有与所述第二通光孔一一对应的第二透镜，所述反射模块能够将所述第二分光反射至所述第三分光模块，且所述第二分光能够依次通过所述第二通光孔和所述第二透镜后形成多束准直光，通过所述第二透镜的多束准直光至少能够经过所述第二分光模块与所述样品光合束。
[0015]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述第二连接机构和所述第二分光模块之间设有第三透镜。
[0016]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述第二通光孔的数量为至少两个。
[0017]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述第一通光孔与所述第二通光孔内设有第二起偏器。
[0018]根据本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，所述反射模块包括至少两个反射镜。
[0019]本专利技术提供的一种高速光学衍射层析显微成像系统，通过第一分光模块将光源模块发出的准直的偏振光分为第一分光和第二分光，由第一分光作为照明光作用于样品，在对样品照明前经过分束旋转模块，其在经过第一旋转件上的第一通光孔和第二旋转件上的第一透镜后被分为多束准直光，在经过照明物镜的折射后能够以多个角度照射样品，并形成带有样品信息的多束样品光，第二分光作为参考光，并被反射模块反射至第二分光模块后与多束样品光合束，且被相机收集，其中，第一旋转件和第二旋转件同步转动，其每转动一次，相机曝光一次，本专利技术通过分束旋转模块配合相机进行旋转扫描，第一旋转件和第二旋转件的转动对整体系统的扰动远小于扫描振镜带来的影响，保证了重构的三维频谱的精度，提高了最终解算的图像质量，且基于第一旋转件和第二旋转件上分布的多个第一通光孔和第一透镜，实现在同一时间存在多个照明角度，保证了光学衍射层析显微成像的时间分辨率，且基于样品光数量的增多，实现了数据采集速度成倍的提升，进而提高了成像速度。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一
些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例一提供的高速光学衍射层析显微成像系统的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例一提供的第一旋转件的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例一提供的第二旋转件的结构示意图；
[0024]图4是传统的光学衍射层析显微成像系统中收集到的一个样品光同参考光的干涉全息图；
[0025]图5是本专利技术实施例一提供的高速光学衍射层析显微成像系统中收集到的多个样品光同参考光的干涉全息图；
[0026]图6是本专利技术实施例一中经傅里叶变换后的三维频谱图；
[0027]图7是本专利技术实施例二提供的高速光学衍射层析显微成像系统的结构示意图；
[0028]图8是本专利技术实施例二提供的第一旋转件的结构示意图；
[0029]图9是本专利技术实施例二提供的第二旋转件的结构示意图；
[0030]图10是本专利技术实施例二提供的第一连接机构的结构示意图；
[0031]图11是本专利技术实施例二提供的第二连接机构的结构示意图；
[0032]图12是本专利技术实施例二中经傅里叶变换后的三维频谱图。
[0033]附图标记：
[0034]1：第一分光模块；2：分束旋转模块；3：第二分光模块；4：反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速光学衍射层析显微成像系统，其特征在于，包括光源模块、第一分光模块(1)、分束旋转模块(2)、第二分光模块(3)、反射模块(4)和相机(5)；其中，所述光源模块用于发出准直的偏振光；所述第一分光模块(1)用于将所述光源模块发出的偏振光分为第一分光和第二分光，所述第一分光用于照明光，所述第二分光用于参考光；所述分束旋转模块(2)包括相连接的第一旋转件(6)和第二旋转件(7)，所述第一旋转件(6)上周向设有多个第一通光孔(8)，所述第二旋转件(7)上周向设有与所述第一通光孔(8)一一对应的多个第一透镜(9)，所述第一分光能够依次通过所述第一通光孔(8)和所述第一透镜(9)并形成多束准直光，所述第二旋转件(7)远离所述第一旋转件(6)的一侧设有照明物镜(10)，多束准直光能够通过所述照明物镜(10)折射、并以多个角度照射样品，以形成带有样品信息的多束样品光；所述反射模块(4)用于将所述第二分光反射至所述第二分光模块(3)，且所述样品光和所述第二分光至少经过所述第二分光模块(3)合束后被所述相机(5)收集。2.根据权利要求1所述的高速光学衍射层析显微成像系统，其特征在于，所述光源模块包括激光器(11)、第一起偏器(12)、第一扩束模块(13)和第一准直模块(14)；其中，所述激光器(11)用于发出激光；所述第一起偏器(12)用于将所述激光转变为偏振光，所述第一起偏器(12)发出的偏振光能够依次经过所述第一扩束模块(13)和所述第一准直模块(14)进行扩束和准直。3.根据权利要求1所述的高速光学衍射层析显微成像系统，其特征在于，所述第一旋转件(6)和/或所述第二旋转件(7)与第一驱动件的驱动端相连接，所述第一驱动件用于驱动所述第一旋转件(6)和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马睿，李艳莉，施可彬，高翔，杨燕青，
申请(专利权)人：北京大学长三角光电科学研究院，
类型：发明
国别省市：