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      任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法與系統(tǒng)與流程

      文檔序號:12142507閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法,其特征在于包括以下步驟:

      1)不加載樣品,激光器發(fā)射出光束,經(jīng)過準直擴束后,再經(jīng)過帶有初始分區(qū)的梯度分布的基底相位的空間光調(diào)制器調(diào)制,然后經(jīng)過聚焦透鏡聚焦,在焦平面處得到多個理想聚焦光斑,并用成像透鏡在工業(yè)相機上記錄;

      2)加載樣品,激光器發(fā)射出光束,經(jīng)過準直擴束后,再經(jīng)過帶有梯度分布的基底相位的空間光調(diào)制器調(diào)制,然后經(jīng)過聚焦透鏡聚焦到散射介質(zhì),在位于散射介質(zhì)內(nèi)部的焦平面處得到多個畸變散射光斑,并用成像透鏡在工業(yè)相機上記錄;

      3)將空間光調(diào)制器的圖像進行分區(qū),對每個分區(qū)依次分別加載相位,激光器多次發(fā)射出光束經(jīng)過準直擴束后,再經(jīng)過相位校正后的空間光調(diào)制器調(diào)制,然后經(jīng)過聚焦透鏡聚焦到散射介質(zhì),在位于散射介質(zhì)內(nèi)部的焦平面處得到一系列的多個校正散射光斑,用成像透鏡在工業(yè)相機上記錄并處理,完成一次校正循環(huán),得到新的調(diào)制相位分布;

      4)激光器多次發(fā)射出光束經(jīng)過準直擴束后,經(jīng)過加載有步驟3)獲得的新的調(diào)制相位分布的空間光調(diào)制器調(diào)制,然后經(jīng)過聚焦透鏡聚焦,聚焦光束進入散射介質(zhì),在散射介質(zhì)內(nèi)部的焦平面處得到校正循環(huán)后的多個校正光斑并用成像透鏡在工業(yè)相機上記錄,然后將得到的校正循環(huán)后的多個校正光斑與步驟1)中所得到的多個理想聚焦光斑進行互相關(guān)計算,得到校正循環(huán)后的互相關(guān)系數(shù)并記錄;

      5)重復步驟3)到4),迭代進行多次循環(huán)校正,直到校正循環(huán)后的互相關(guān)系數(shù)大于預設系數(shù)閾值,則停止處理,最后一次得到的空間光調(diào)制器中各分區(qū)的相位作為最終成像系統(tǒng)的相位,最后一次得到的校正循環(huán)后的多個校正光斑作為最終光斑。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法,其特征在于:所述步驟3)具體是指:

      3.1)將空間光調(diào)制器的圖像像素點以n×n方式均勻分區(qū),激光器多次發(fā)射出光束經(jīng)過準直擴束后,再經(jīng)過相位校正后的空間光調(diào)制器調(diào)制,然后經(jīng)過聚焦透鏡聚焦到散射介質(zhì),在位于散射介質(zhì)內(nèi)部的焦平面處得到多個校正散射光斑;

      3.2)將得到的校正散射光斑與理想聚焦光斑進行互相關(guān)計算,得到m個相關(guān)系數(shù);

      3.3)記錄相關(guān)系數(shù)最大時分區(qū)的相位值,并以該相位值固定賦予添加到所對應分區(qū)的基底相位上;

      3.4)空間光調(diào)制器從第一個分區(qū)開始到最后一個分區(qū)重復上述步驟,每個分區(qū)依次進行相位變化,完成所有分區(qū)后獲得最終一次校正循環(huán)后的相位分布。

      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法,其特征在于:所述步驟3.1)中空間光調(diào)制器是采用以下方式調(diào)制:將一分區(qū)內(nèi)所有像素點從2π/m到2π進行相位值的依次間隔掃描,掃描間隔為2π/m,m表示相關(guān)系數(shù)的總數(shù),其他分區(qū)的相位保持不變,每個相位值下進行一次,從而獲得一組需校正損耗光斑。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法,其特征在于:所述的散射介質(zhì)采用活體生物組織、離體生物組織、毛玻璃和帶非熒光小球的瓊脂等其中的一種。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法,其特征在于:所述步驟1)中的空間光調(diào)制器初始的分區(qū)的梯度分布的基底相位的分區(qū)是將空間光調(diào)制器的圖像進行分區(qū),對每個分區(qū)依次分別加載相位,以邊相鄰的兩個分區(qū)的相位值不同,以角相鄰的兩個分區(qū)的相位值可不同可相同。

      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的方法,其特征在于:所述步驟1)中的空間光調(diào)制器各個分區(qū)的相位分布是:以對角連接的所有分區(qū)相位值相同,由此形成兩種不同的相位分布,從而產(chǎn)生兩個聚焦光斑。

      7.用于實施權(quán)利要求1所述方法的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的系統(tǒng),其特征在于:包括激光器(1)、擴束模塊、空間光調(diào)制器(4)和聚焦透鏡(5),擴束模塊布置在激光器(1)出射端的前方,激光器發(fā)射出光束經(jīng)擴束模塊平行擴束后入射到空間光調(diào)制器(4),空間光調(diào)制器(4)出射端的前方依次置有聚焦透鏡(5),聚焦透鏡(5)前方設有散射介質(zhì)(6),散射介質(zhì)(6)位于聚焦透鏡(5)的焦平面上;激光器發(fā)射出光束依次經(jīng)第一光束準直擴束模塊透鏡(2)、第一光束準直擴束模塊透鏡(3)平行擴束后入射到空間光調(diào)制器(4),空間光調(diào)制器(4)反射光經(jīng)聚焦透鏡(5)聚焦到散射介質(zhì)(6)內(nèi)部的焦平面上。

      8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的系統(tǒng),其特征在于:所述的擴束模塊包括第一光束準直擴束模塊透鏡(2)和第一光束準直擴束模塊透鏡(3),第一光束準直擴束模塊透鏡(2)和第一光束準直擴束模塊透鏡(3)平行依次布置在激光器(1)出射端的前方,激光器發(fā)射出光束依次經(jīng)第一光束準直擴束模塊透鏡(2)、第一光束準直擴束模塊透鏡(3)平行擴束后入射到空間光調(diào)制器(4)。

      9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種任意位置多點光聚焦及光斑優(yōu)化的系統(tǒng),其特征在于:還包括依次置于聚焦透鏡(5)前方的成像透鏡(7)和CMOS相機(8),散射介質(zhì)(6)置于聚焦透鏡(5)和成像透鏡(7)之間,聚焦到散射介質(zhì)(6)內(nèi)部的焦平面的光斑經(jīng)成像透鏡(7)入射到CMOS相機(8)接收。

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