1.一種超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng),其特征在于,包括光路連接放置的激光器(1)、光纖(2)、準(zhǔn)直透鏡(3)、I空間光調(diào)制器(4),第一透鏡(5)、二向色鏡(6)、第二透鏡(7)、第三透鏡(8)、反射鏡(9)、顯微物鏡(10)、第四透鏡(12)、樣品(11)、分束棱鏡(13)、II空間光調(diào)制器(14)、圖像采集器(15);激光器(1)發(fā)出的光經(jīng)光纖(2)傳導(dǎo)和準(zhǔn)直透鏡(3)準(zhǔn)直后照明I空間光調(diào)制器(4),I空間光調(diào)制器(4)反射光波經(jīng)過第一透鏡(5)匯聚后被二向色鏡(6)反射,二向色鏡(6)反射的光進(jìn)而依次經(jīng)過第二透鏡(7)、第三透鏡(8)后,再被反射鏡(9)反射后進(jìn)入顯微物鏡(10),經(jīng)過顯微物鏡(10)后的光波照射在樣品(11)上,激發(fā)出的熒光被顯微物鏡(10)收集后被反射鏡(9)反射,然后再依次通過第三透鏡(8)、第二透鏡(7)、二向色鏡(6)、第四透鏡(12)和分束棱鏡(13)后照射到II空間光調(diào)制器(14)上,II空間光調(diào)制器(14)反射的光再次被分束棱鏡(13)反射后照射到圖像采集器(15)上,由圖像采集器(15)記錄光強(qiáng)分布;其中I空間光調(diào)制器(4)、II空間光調(diào)制器(14)和圖像采集器(15)均與計(jì)算機(jī)(16)相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng),其特征在于,在計(jì)算機(jī)(16)中生成并于I空間光調(diào)制器(4)上顯示二值光柵;為了實(shí)現(xiàn)分光和相移進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全息圖的記錄,還在計(jì)算機(jī)(16)中生成并于II空間光調(diào)制器(14)上顯示衍射分光相位掩膜圖樣。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng),其特征在于,顯微物鏡(10)為無限遠(yuǎn)焦物鏡;I空間光調(diào)制器(4)處在顯微物鏡(10)的后焦平面的共軛平面上,即I空間光調(diào)制器(4)至第一透鏡(5)的軸向距離為第一透鏡(5)的焦距,第一透鏡(5)與第二透鏡(7)的軸向距離為第一透鏡(5)和第二透鏡(7)焦距之和,第二透鏡(7)至第三透鏡(8)的軸向距離為第二透鏡(7)至第三透鏡(8)焦距之和,第三透鏡(8)至顯微物鏡(10)后焦平面的軸向距離為第三透鏡(8)的焦距。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng),其特征在于,II空間光調(diào)制器(14)為純相位型空間光調(diào)制器,入射其表面的熒光應(yīng)該先通過偏振片形成線偏振光;且偏振片的偏振取向與II空間光調(diào)制器(14)的偏振敏感軸之間夾角為45度。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng),其特征在于,在II空間光調(diào)制器(14)上加載的衍射分光相位掩膜經(jīng)過計(jì)算機(jī)(16)中的數(shù)值運(yùn)算生成,對應(yīng)為某一確定焦距確定尺寸的正透鏡的位相分布;衍射分光相位掩膜由三張彼此之間具有確定相移的位相分布圖片構(gòu)成。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng),其特征在于,圖像采集器(15)的放置位置應(yīng)該經(jīng)過特殊選取,以最優(yōu)化所記錄全息圖的質(zhì)量;進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),先固定采集器(15)的一個(gè)位置,在圖像采集器(15)位置附近沿軸向前后移動(dòng)圖像采集器(15),可以發(fā)現(xiàn)前后分別有兩個(gè)軸向位置處可以獲得熒光樣品清晰的圖像;將這兩個(gè)軸向位置到II空間光調(diào)制器(14)的軸向距離分別記為d1和d2;則圖像采集器(15)的具體放置位置應(yīng)該選取為:其距離II空間光調(diào)制器(14)的軸向距離為:2d1d2/(d1+d2)。
7.采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)進(jìn)行超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像方法,其特征在于,通過數(shù)值計(jì)算過程,對使用超分辨率熒光數(shù)字全息斷層顯微成像系統(tǒng)所獲取的圖像進(jìn)行處理,以重建熒光樣品的超分辨率光學(xué)斷層圖像;具體步驟如下:
(1)在I空間光調(diào)制器上顯示預(yù)先生成好的二值光柵,II空間光調(diào)制器上依次顯示相移值不同的位相掩膜,圖像采集器分別記錄對應(yīng)的圖片;
(2)改變光柵相位值并生成新的二值光柵,重復(fù)(1)步驟;
(3)改變光柵取向,重復(fù)(1)步驟和(2)步驟;
(4)針對(1)步驟中獲得的全息圖,在計(jì)算機(jī)中通過相移算法和標(biāo)量衍射數(shù)值算法計(jì)算得到結(jié)構(gòu)照明的樣品再現(xiàn)圖像;改變標(biāo)量衍射算法中的再現(xiàn)距離,可以獲得不同深度處結(jié)構(gòu)照明的樣品再現(xiàn)圖像;
(5)針對(2)步驟和(3)步驟中記錄的圖像,重復(fù)(4)步驟,獲得不同光柵相位和不同光柵取向時(shí)結(jié)構(gòu)照明的樣品再現(xiàn)圖像;改變標(biāo)量衍射算法中的再現(xiàn)距離,可以獲得不同深度處結(jié)構(gòu)照明的樣品再現(xiàn)圖像;
(6)針對某一相同的深度,即再現(xiàn)距離相同的結(jié)構(gòu)照明再現(xiàn)圖像,將(5)步驟獲得的所有圖像通過結(jié)構(gòu)照明超分辨率重建算法進(jìn)行合成,最終獲得該深度處樣品的超分辨率重構(gòu)圖像;
(7)針對某一相同的深度,即再現(xiàn)距離相同的結(jié)構(gòu)照明再現(xiàn)圖像,將(5)步驟獲得的所有圖像通過結(jié)構(gòu)照明斷層重建算法進(jìn)行合成,最終獲得該深度處樣品的光學(xué)斷層重構(gòu)圖像;
(8)將(6)和(7)步驟中獲得的樣品某一深度處的超分辨率重構(gòu)圖像和光學(xué)斷層重構(gòu)圖像,進(jìn)行頻域?yàn)V波并融合,獲得該深度處的超分辨率光學(xué)斷層重建圖像;
(7)對所有可能的再現(xiàn)距離,重復(fù)(6)-(8)步驟,獲得樣品內(nèi)不同深度處的超分辨率光學(xué)斷層再現(xiàn)圖像。