專利名稱：圓盤及其制作方法、結構光照明模式產生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉光學顯微鏡領域，特別是涉及用于實現(xiàn)結構光照明的圓盤及其制作方法、結構光照明模式產生裝置。
背景技術：
顯微鏡是現(xiàn)代科學研究必不可少的工具之一。光學顯微成像由于其方便、直觀的觀測手段而倍受科研人員的喜愛。目前顯微鏡的制作工藝水平已經達到了很高的水準，但是“光學衍射極限”制約了成像分辨率的進一步提高。所謂“光學衍射極限”是指根據光的波動性原理而引起的系統(tǒng)分辨極限。在實際光學系統(tǒng)中，由于透鏡孔徑尺寸有限，光會產生衍射，理想物點經過系統(tǒng)所成的像不再是理想的幾何像點，而是一個有一定大小的光斑(艾里斑)。當兩個物點非常接近以至于其像斑重疊在一起時，就不能分辨出兩個物點的像了，即光學系統(tǒng)存在著一個分辨極限。目前普通寬場光學顯微鏡無法分辨尺度在200nm以下的物體。與此同時，由于普通寬場顯微鏡不具備深度分辨能力(又稱光學切片能力)，在對焦平面成像的同時也摻和了焦面外的信息，大大降低成像系統(tǒng)的分辨率和對比度?？茖W研究的發(fā)展需要超高分辨的光學三維顯微成像工具。2000年，美國加州大學的M.G.L.Gustafsson教授研發(fā)的結構光照明顯微技術(Structure Illumination Microscopy, SIM),為超分辨的光學顯微成像開辟了一條新的路徑。這個技術采用橫向調制光照明樣品，利用調制照明光將高空間頻率信號編碼到低頻圖像中。當知道照明光場分布和最終的低頻疊加條紋后，原來無法觀測的、精細的圖像就可以通過后期計算的方式獲取。具體而言，對于橫向分辨率的提高主要通過解算成像公式得來:
權利要求
1.一種用于實現(xiàn)結構光照明的圓盤，其特征在于，所述圓盤均分為九個扇形區(qū)域；在所述圓盤的邊緣設有用于配合產生成像觸發(fā)信號的九個微孔，所述九個微孔分別位于所述圓盤的九個扇形區(qū)域內；所述每個微孔中心與圓盤中心的距離相等，且所述微孔處于所在扇形區(qū)域的中線上；在所述圓盤的每個扇形區(qū)域上設有一個格柵，所述九個格柵依次分為分別包括三個格柵的第一格柵組、第二格柵組以及第三格柵組；所述第一格柵組中的每一個格柵以所在扇形區(qū)域的微孔與圓盤中心的連線為基準線，傾斜角為負120度；所述第二格柵組中的每一個格柵以所在扇形區(qū)域的微孔與圓盤中心的連線為基準線，傾斜角為O度；所述第三格柵組中的每一個格柵以所在扇形區(qū)域的微孔與圓盤中心的連線為基準線，傾斜角為正120度；相對于微孔與圓盤中心的連線，每組格柵分為三個平行的格柵，且同組內格柵成像時，每個格柵的條紋橫向偏移三分之一周期。
2.根據權利要求1所述的圓盤，其特征在于，所述微孔為圓形微孔。
3.根據權利要求1所述的圓盤，其特征在于，所述圓盤中心為旋轉中心。
4.根據權利要求1所述的圓盤，其特征在于，所述圓盤包括透明材質基底和覆蓋在所述基底上的條紋格柵的金屬掩膜。
5.根據權利要求4所述的圓盤，其特征在于，所述透明材質基底為石英基底。
6.一種用于實現(xiàn)結構光照明的圓盤的制作方法，包括以下步驟: 提供一透明材質作為基底； 在基底表面覆蓋金屬掩膜； 對所述金屬掩膜進行光刻處理形成條紋格柵； 其中，所述條紋格柵為九個，所述九個格柵依次分為分別包括三個格柵的第一格柵組、第二格柵組以及第三格柵組；所述第一格柵組中的每一個格柵以所在扇形區(qū)域的微孔與圓盤中心的連線為基準線，傾斜角為負120度；所述第二格柵組中的每一個格柵以所在扇形區(qū)域的微孔與圓盤中心的連線為基準線，傾斜角為O度；所述第三格柵組中的每一個格柵以所在扇形區(qū)域的微孔與圓盤中心的連線為基準線，傾斜角為正120度；相對于微孔與圓盤中心的連線，每組格柵分為三個平行的格柵，且同組內格柵成像時，每個格柵的條紋橫向偏移三分之一周期；在基底的邊緣形成用于配合產生成像觸發(fā)信號的九個微孔，所述九個微孔分別位于所述基底的九個扇形區(qū)域內；所述每個微孔中心與基底中心的距離相等，且所述微孔處于所在扇形區(qū)域的中線上。
7.根據權利要求6所述的圓盤的制作方法，其特征在于:所述透明材質為石英。
8.一種結構光照明模式產生裝置，包括光源、第一透鏡、分光鏡、物鏡、激光器、激光探測器、成像裝置和第二透鏡，其特征在于，還包括如權利要求1至5中任一項所述的圓盤，所述圓盤、第一透鏡、分光鏡、物鏡構成第一光路；所述物鏡、分光鏡、第二透鏡和成像裝置構成第二光路；所述光源發(fā)出的光投射在所述圓盤的格柵上，透過格柵的光經過第一透鏡、分光鏡和物鏡后進行投影；所述激光器發(fā)射的激光通過所述微孔被所述激光探測器檢測，產生成像觸發(fā)信號，并將所述成像觸發(fā)信號傳遞給 所述成像裝置，所述成像裝置根據所述成像觸發(fā)信號接收經過分光鏡分光進入第二透鏡的光進行成像。
9.根據權利要求8所述的結構光照明模式產生裝置，其特征在于，所述結構光照明模式產生裝置還包括旋轉步進電機，所述旋轉步進電機用于控制所述圓盤轉動。
10.根據權利要求8所述的結構光照明模式產生裝置，其特征在于，所述結構光照明模式產生裝置還包括第一濾光片和第二濾光片，所述第一濾光片設置在所述第一透鏡與分光鏡之間，所述第二濾光片設置在所述第二透鏡與所述成像裝置之間，經過所述第一透鏡的光進入第一濾光片后再進入所述分光鏡進行分光，經過分光鏡的分光進入所述第二透鏡后進入第二濾光片濾光后再 進入所述成像裝置進行成像。
全文摘要
一種用于實現(xiàn)結構光照明的圓盤，所述圓盤均分為九個扇形區(qū)域；在所述圓盤的邊緣設有用于配合產生成像觸發(fā)信號的九個微孔；在所述圓盤的每個扇形區(qū)域上設有一個格柵，九個格柵依次分為分別包括三個格柵的第一格柵組、第二格柵組以及第三格柵組；第一格柵組中的每一個格柵傾斜角為負120度；第二格柵組中的每一個格柵傾斜角為0度；第三格柵組中的每一個格柵傾斜角為正120度；每組格柵分為三個平行的格柵，且同組內格柵成像時，每個格柵的條紋橫向偏移三分之一周期。此外，還提供了圓盤的制作方法及結構光照明模式產生裝置。上述圓盤及其制作方法、結構光照明模式產生裝置，操作便捷，且成像快速，控制圓盤旋轉不需昂貴的精密儀器，降低了成本。
文檔編號G02B27/10GK103091824SQ20121058074
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者鄭煒, 楊守勝 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院