本發(fā)明涉及基于自適應(yīng)算法的光學(xué)顯微成像領(lǐng)域，尤其是涉及一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在生物醫(yī)學(xué)研究中，由生物組織樣品折射率不均勻性引起的像差嚴(yán)重影響了生物樣品的成像質(zhì)量，并且隨著可觀測生物樣品厚度的增加，理想的聚焦變得更加困難。將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中，可利用可變形反射鏡或空間光調(diào)制器，對畸變波前進(jìn)行補(bǔ)償和校正，從而實(shí)現(xiàn)在生物組織內(nèi)部或者穿透生物組織的聚焦，得到衍射極限分辨率的圖像。

在傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)中，都采用單個波前校正器來校正單個引導(dǎo)星波前產(chǎn)生的畸變，波前校正器一般位于與顯微物鏡光瞳面共軛的位置，稱之為光瞳型波前校正器(pupiladaptiveoptical,pao)。如圖1所示為傳統(tǒng)的聚焦顯微結(jié)構(gòu)，包括激光器16、準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡17、準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡18、空間光調(diào)制器19、聚焦透鏡20、散射介質(zhì)21、成像透鏡22、工業(yè)相機(jī)23。這種自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)只能校正光學(xué)系統(tǒng)引入的相對恒定像差，而無論是生物組織還是大氣湍流一般都是三維物體，不同位置產(chǎn)生的像差也是空間變化的，所以有效校正視場角很小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述問題，為了實(shí)現(xiàn)對空間變化的像差進(jìn)行大視場角校正，本發(fā)明的目的在于提供了一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微系統(tǒng)，采用多層共軛自適應(yīng)光學(xué)方式(multi-conjugateadaptiveoptical,mcao)在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，使用多個導(dǎo)引星和多個波前校正器同時校正散射介質(zhì)不同厚度處產(chǎn)生的像差，克服了傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)視場角小、非目標(biāo)點(diǎn)校正誤差大、校正速度慢的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)大視場范圍內(nèi)的多區(qū)域聚焦和高分辨成像。

本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一、一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微系統(tǒng)：

從激光器發(fā)出的光經(jīng)過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后依次入射到三個空間光調(diào)制器上，空間光調(diào)制器調(diào)制后的光束聚焦到散射介質(zhì)內(nèi)部焦平面上，再經(jīng)成像透鏡通過工業(yè)相機(jī)或者光電倍增管探測成像；光束經(jīng)其中兩個空間光調(diào)制器校正散射介質(zhì)造成的像差，光束經(jīng)另一個空間光調(diào)制器校正光學(xué)系統(tǒng)引入的相對恒定像差。

所述的散射介質(zhì)分為兩層，進(jìn)入散射介質(zhì)的光束經(jīng)過散射后聚焦在散射介質(zhì)靠近成像側(cè)的表面；所述的三個空間光調(diào)制器包括兩個共軛型空間光調(diào)制器和一個光瞳型空間光調(diào)制器，兩個共軛型空間光調(diào)制器分別共軛于兩層散射介質(zhì)，分別以校正兩層散射介質(zhì)層各自在最終成像面上造成的像差；一個光瞳型空間光調(diào)制器放置于兩個共軛型空間光調(diào)制器和散射介質(zhì)之間，并位于聚焦透鏡靠近入射側(cè)的焦平面處，以校正光學(xué)系統(tǒng)在最終成像面上造成的相對恒定像差。

所述的散射介質(zhì)可采用離體生物組織、活體生物組織、含非熒光小球的瓊脂，或毛玻璃等其中的一種。

所述系統(tǒng)具體包括沿同一光軸依次布置的激光器、擴(kuò)束系統(tǒng)、第一匯聚透鏡、第一共軛型空間光調(diào)制器、第一準(zhǔn)直透鏡、第二匯聚透鏡、第二共軛型空間光調(diào)制器、第二準(zhǔn)直透鏡、光瞳型空間光調(diào)制器、聚焦透鏡、第一散射介質(zhì)、第二散射介質(zhì)和聚焦成像系統(tǒng)；從激光器發(fā)出的光經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)平行擴(kuò)束后入射到第一匯聚透鏡，第一匯聚透鏡的出射光經(jīng)第一共軛型空間光調(diào)制器調(diào)制后入射到第一準(zhǔn)直透鏡，第一準(zhǔn)直透鏡出射平行光并入射到第二匯聚透鏡匯聚，第二匯聚透鏡出射光經(jīng)第二共軛型空間光調(diào)制器調(diào)制后入射到第二準(zhǔn)直透鏡，第二準(zhǔn)直透鏡出射光經(jīng)光瞳型空間光調(diào)制器調(diào)制后入射到聚焦透鏡，第一散射介質(zhì)和第二散射介質(zhì)相疊后布置在聚焦透鏡出射端前方，聚焦透鏡出射光依次經(jīng)第一散射介質(zhì)和第二散射介質(zhì)后被聚焦成像系統(tǒng)接收，聚焦透鏡出射光聚焦到第二散射介質(zhì)靠近聚焦成像系統(tǒng)側(cè)的表面。

所述的兩個共軛型空間光調(diào)制器需要通過4f系統(tǒng)進(jìn)行耦合轉(zhuǎn)接，兩個共軛型空間光調(diào)制器分別共軛于兩層散射介質(zhì)。

所述的第二共軛型空間光調(diào)制器、第二準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、第一散射介質(zhì)構(gòu)成了一套4f光學(xué)系統(tǒng)；所述的第一共軛型空間光調(diào)制器、第一準(zhǔn)直透鏡、第二匯聚透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、第二散射介質(zhì)構(gòu)成了兩套相串接的4f光學(xué)系統(tǒng)；所述的第一個共軛型空間光調(diào)制器共軛于第二層散射介質(zhì)的中間平面處，用于校正第二層(深層)散射介質(zhì)造成的像差；所述的第二個共軛型空間光調(diào)制器共軛于第一層散射介質(zhì)的中間平面處，用于校正第一層(淺層)散射介質(zhì)造成的像差。

具體來說是，第一共軛型空間光調(diào)制器依次經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡、第二匯聚透鏡后會成像到第二匯聚透鏡前方的一個虛擬面處，第一共軛型空間光調(diào)制器、第一準(zhǔn)直透鏡、第二匯聚透鏡和虛擬面構(gòu)成了第一套4f光學(xué)系統(tǒng)，虛擬面依次經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡后會成像到第二散射介質(zhì)，虛擬面、第二準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡和第二散射介質(zhì)構(gòu)成了第二套4f光學(xué)系統(tǒng)。

所述的第一準(zhǔn)直透鏡焦點(diǎn)與第一匯聚透鏡焦點(diǎn)重合，第二匯聚透鏡焦點(diǎn)與第一準(zhǔn)直透鏡焦點(diǎn)重合，第二準(zhǔn)直透鏡焦點(diǎn)與第二匯聚透鏡焦點(diǎn)重合，光瞳型空間光調(diào)制器置于聚焦透鏡焦平面處，散射介質(zhì)靠近聚焦成像系統(tǒng)一側(cè)的表面位于聚焦透鏡的焦平面處；第一共軛型空間光調(diào)制器和第一匯聚透鏡之間沿光軸的距離等于第二層散射介質(zhì)的中間平面和聚焦透鏡之間沿光軸的距離，第二共軛型空間光調(diào)制器和第二匯聚透鏡之間沿光軸的距離等于第一層散射介質(zhì)的中間平面和聚焦透鏡之間沿光軸的距離。

所述的擴(kuò)束系統(tǒng)包括第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡和第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡，第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡和第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡依次布置在激光器發(fā)射端的前方，從激光器發(fā)出的光依次經(jīng)過第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡和第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡平行擴(kuò)束后入射到第一匯聚透鏡。

所述的聚焦成像系統(tǒng)包括成像透鏡和工業(yè)相機(jī)，從散射介質(zhì)發(fā)出的光經(jīng)成像透鏡后被工業(yè)相機(jī)接收采集，使得散射介質(zhì)聚焦的焦點(diǎn)光斑成像在工業(yè)相機(jī)上。

二、一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微方法，其特征在于：

1)使用三個空間光調(diào)制器對系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)校正；

2)用校正后的系統(tǒng)對進(jìn)行光學(xué)聚焦和顯微。

所述步驟1)具體為：

1.1)先對第一個共軛型空間光調(diào)制器和第二個共軛型空間光調(diào)制器作未調(diào)制處理，使用光瞳型空間光調(diào)制器對系統(tǒng)引入的相對恒定像差進(jìn)行校正；

1.2)對第一個共軛型空間光調(diào)制器作未調(diào)制處理，對光瞳型空間光調(diào)制器采用步驟1.1)的校正結(jié)果進(jìn)行調(diào)制處理，然后使用第二個共軛型空間光調(diào)制器對第一層(淺層)散射介質(zhì)造成的像差進(jìn)行校正，

1.3)對光瞳型空間光調(diào)制器采用步驟1.1)的校正結(jié)果進(jìn)行調(diào)制處理，對第二個共軛型空間光調(diào)制器采用步驟1.2)的校正結(jié)果進(jìn)行調(diào)制處理，最后使用第一個共軛型空間光調(diào)制器對第二層(深層)散射介質(zhì)造成的像差進(jìn)行校正。

所述步驟1.2)和1.3)均采用構(gòu)建引導(dǎo)星的方式進(jìn)行校正：

a)在空間光調(diào)制器的像面中心建立一個中心引導(dǎo)星，接著在中心引導(dǎo)星分別和四角之間的四條對角連線段的中點(diǎn)均建立一個角引導(dǎo)星，從而構(gòu)建五個引導(dǎo)星

b)在系統(tǒng)的光路中加入x軸、y軸振鏡進(jìn)行掃描后，分別在五個引導(dǎo)星處進(jìn)行聚焦，對于每個引導(dǎo)星采用相干光學(xué)自適應(yīng)矯正算法獲得矯正相位，以矯正相位加載到空間光調(diào)制器上獲得在散射介質(zhì)內(nèi)的中間平面上的光強(qiáng)分布，根據(jù)光強(qiáng)分布獲得五個引導(dǎo)星各自周圍光強(qiáng)大于校正光強(qiáng)閾值的像面區(qū)域；

c)將五個像面區(qū)域的矯正相位拼合在一起，并且中心引導(dǎo)星和角引導(dǎo)星的像面區(qū)域之間的重疊區(qū)域的校正相位選取中心引導(dǎo)星的像面區(qū)域的校正相位。

d)空間光調(diào)制器工作時在每個像面區(qū)域加載各自的校正相位來進(jìn)行后續(xù)成像，其余區(qū)域加載相位為0。

由此對于第二個共軛型空間光調(diào)制器和第一個共軛型空間光調(diào)制器，本發(fā)明使用多個引導(dǎo)星依次校正了散射介質(zhì)不同層由于折射率分布不均勻造成的像差，提高了校正精度和有效視場角。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明在校正時將三維散射介質(zhì)分為多層結(jié)構(gòu)，同時使用了多個引導(dǎo)星，可以對散射介質(zhì)由于折射率不均勻造成的像差進(jìn)行分層補(bǔ)償，相較于傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大視場內(nèi)更高精度的校正，從而提高聚焦和成像質(zhì)量。

本發(fā)明使用多個空間光調(diào)制器，分別共軛于多層散射介質(zhì)不同厚度處，在光束掃描過程中空間光調(diào)制器與相應(yīng)樣品層的相對位置不會發(fā)生變化，從而可以校正在介質(zhì)不同位置造成的像差，克服了傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)視場角小、非目標(biāo)點(diǎn)校正誤差大的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)大視場角多區(qū)域聚焦和高分辨成像。

同時本發(fā)明可以很方便地與現(xiàn)有的各種生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)相結(jié)合，提高現(xiàn)有成像技術(shù)的聚焦和成像質(zhì)量，為開展行為學(xué)或神經(jīng)環(huán)路等研究提供更加優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)(光瞳型波前矯正)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)(共軛型波前矯正)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2裝置的虛線框部分的放大圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的引導(dǎo)星在像面的分布圖。

圖5為理想艾里斑的x軸及y軸光強(qiáng)分布。

圖6為聚焦在主對角線(如圖4)的光斑的x軸和y軸的半高全寬。

圖7為聚焦在副對角線(如圖4)的光斑的x軸和y軸的半高全寬。

圖中：激光器1、第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3、第一匯聚透鏡4、第一共軛型空間光調(diào)制器5、第一準(zhǔn)直透鏡6、第二匯聚透鏡7、第二共軛型空間光調(diào)制器8、第二準(zhǔn)直透鏡9、光瞳型空間光調(diào)制器10、聚焦透鏡11、第一層散射介質(zhì)12、第二層散射介質(zhì)13、成像透鏡14、工業(yè)相機(jī)15；激光器16、準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡17、準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡18、空間光調(diào)制器19、聚焦透鏡20、散射介質(zhì)21、成像透鏡22、工業(yè)相機(jī)23。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。

如圖2所示，本發(fā)明具體包括沿同一光軸依次布置的激光器1、第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3、第一匯聚透鏡4、第一共軛型空間光調(diào)制器5、第一準(zhǔn)直透鏡6、第二匯聚透鏡7、第二共軛型空間光調(diào)制器8、第二準(zhǔn)直透鏡9、光瞳型空間光調(diào)制器10、聚焦透鏡11、第一散射介質(zhì)12、第二散射介質(zhì)13和聚焦成像系統(tǒng)。從激光器1發(fā)出的光經(jīng)過第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3平行擴(kuò)束后入射到第一匯聚透鏡4，第一匯聚透鏡4的出射光經(jīng)第一共軛型空間光調(diào)制器5調(diào)制后入射到第一準(zhǔn)直透鏡6，第一準(zhǔn)直透鏡6出射平行光并入射到第二匯聚透鏡7匯聚，第二匯聚透鏡7出射光經(jīng)第二共軛型空間光調(diào)制器8調(diào)制后入射到第二準(zhǔn)直透鏡9，第二準(zhǔn)直透鏡9出射光經(jīng)光瞳型空間光調(diào)制器10調(diào)制后入射到聚焦透鏡11，第一散射介質(zhì)12和第二散射介質(zhì)13相疊后布置在聚焦透鏡11出射端前方，聚焦透鏡11出射光依次經(jīng)第一散射介質(zhì)12和第二散射介質(zhì)13后被聚焦成像系統(tǒng)接收，聚焦透鏡11出射光聚焦到第二散射介質(zhì)13靠近聚焦成像系統(tǒng)側(cè)的表面，如圖3所示。

具體來說是：第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2和第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3依次布置在激光器1發(fā)射端的前方，從激光器1發(fā)出的光依次經(jīng)過第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2和第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3平行擴(kuò)束后入射到第一匯聚透鏡4。

第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3位于激光器1發(fā)射端的前方，第一匯聚透鏡4前方置有第一共軛型空間光調(diào)制器5，第一共軛型空間光調(diào)制器5前方置有第一準(zhǔn)直透鏡6，第一準(zhǔn)直透鏡6前方置有第二匯聚透鏡7，第二匯聚透鏡7的前方安置有第二共軛型空間光調(diào)制器8，第二共軛型空間光調(diào)制器8前方安置有第二準(zhǔn)直透鏡9，從第二準(zhǔn)直透鏡9前方安置有光瞳型空間光調(diào)制器10，光瞳型空間光調(diào)制器10前方安置有聚焦透鏡11；聚焦透鏡11前方安置有第一層散射介質(zhì)12和第二層散射介質(zhì)13，兩層散射介質(zhì)相互接觸，第二層散射介質(zhì)13前方安置有成像透鏡14，成像透鏡14前方安置有工業(yè)相機(jī)15。

光束是從激光器1發(fā)出，光束經(jīng)過第一準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡2、第二準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3平行擴(kuò)束后入射到第一匯聚透鏡4，第一匯聚透鏡4的出射光入射到第一共軛型空間光調(diào)制器5，第一共軛型空間光調(diào)制器5出射光入射到第一準(zhǔn)直透鏡6，從第一準(zhǔn)直透鏡6出射的平行光入射到第二匯聚透鏡7，第二匯聚透鏡7的出射光入射到第二共軛型空間光調(diào)制器8，第二共軛型空間光調(diào)制器8出射光入射到第二準(zhǔn)直透鏡9，第二準(zhǔn)直透鏡9出射光入射到光瞳型空間光調(diào)制器10，光瞳型空間光調(diào)制器10出射光入射到聚焦透鏡11，從聚焦透鏡11發(fā)出的光入射到第一層散射介質(zhì)12和第二層散射介質(zhì)13，從第一層散射介質(zhì)12和第二層散射介質(zhì)13發(fā)出的光被成像透鏡14收集起來，第二層散射介質(zhì)13后表面處的焦點(diǎn)光斑經(jīng)成像透鏡14成像在工業(yè)相機(jī)15上。

所有光學(xué)元件都與激光光束共軸。

第一準(zhǔn)直透鏡6焦點(diǎn)與第一匯聚透鏡4焦點(diǎn)重合，第二匯聚透鏡7焦點(diǎn)與第一準(zhǔn)直透鏡6焦點(diǎn)重合，第二準(zhǔn)直透鏡9焦點(diǎn)與第二匯聚透鏡7焦點(diǎn)重合，光瞳型空間光調(diào)制器10置于聚焦透鏡11焦平面處，散射介質(zhì)13靠近聚焦成像系統(tǒng)一側(cè)的表面位于聚焦透鏡11的焦平面處；第一共軛型空間光調(diào)制器5和第一匯聚透鏡4之間沿光軸的距離等于第二層散射介質(zhì)13的中間平面和聚焦透鏡11之間沿光軸的距離，第二共軛型空間光調(diào)制器8和第二匯聚透鏡7之間沿光軸的距離等于第一層散射介質(zhì)12的中間平面和聚焦透鏡11之間沿光軸的距離。

具體的算法結(jié)合相干光學(xué)自適應(yīng)矯正算法和多個引導(dǎo)星確定校正相位的算法。

本發(fā)明工作工程如下：

從激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后依次入射到三個空間光調(diào)制器上，其中兩個共軛型空間光調(diào)制器5和8分別共軛于散射介質(zhì)12和13的不同厚度處，用于校正相應(yīng)散射介質(zhì)層造成的像差；第三個光瞳型空間光調(diào)制器10位于聚焦透鏡11后瞳面處，用于校正系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)引入的相對恒定像差。三個空間光調(diào)制器調(diào)制后的光束經(jīng)過聚焦透鏡11聚焦到散射介質(zhì)內(nèi)部焦平面上，再被成像透鏡14成像在工業(yè)相機(jī)15上。

校正時，先使用光瞳型空間光調(diào)制器10對系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)引入的相對恒定像差進(jìn)行校正，在第二準(zhǔn)直透鏡3和第一匯聚透鏡4加入x軸、y軸振鏡掃描后，先后確定如圖4的五個引導(dǎo)星(空間光調(diào)制器共有64x64個像素，劃分區(qū)域8x8個區(qū)域)，然后分別使用第二個共軛型空間光調(diào)制器8對第一層散射介質(zhì)12造成的像差適用相干光學(xué)自適應(yīng)矯正算法進(jìn)行校正，最后使用第一個共軛型空間光調(diào)制器5對第二層散射介質(zhì)13造成的像差使用相干光學(xué)自適應(yīng)矯正算法進(jìn)行校正。

具體對于第二個共軛型空間光調(diào)制器8和第一個共軛型空間光調(diào)制器5獲得校正相位：

a)如圖4，在空間光調(diào)制器的像面中心建立一個中心引導(dǎo)星，接著在中心引導(dǎo)星分別和四角之間的四條對角連線段的中點(diǎn)均建立一個角引導(dǎo)星，從而構(gòu)建五個引導(dǎo)星

b)在系統(tǒng)的光路中加入x軸、y軸振鏡進(jìn)行掃描后，分別在五個引導(dǎo)星處進(jìn)行聚焦，獲得五個引導(dǎo)星各自周圍光強(qiáng)大于校正光強(qiáng)閾值的像面區(qū)域，像面區(qū)域如圖4中的引導(dǎo)星周圍的橢圓，對于每個像面區(qū)域采用相干光學(xué)自適應(yīng)矯正算法獲得區(qū)域的校正相位，

c)空間光調(diào)制器在每個像面區(qū)域加載各自的校正相位進(jìn)行后續(xù)成像，并且中心引導(dǎo)星和角引導(dǎo)星的像面區(qū)域之間的重疊區(qū)域的校正相位選取中心引導(dǎo)星的像面區(qū)域的校正相位。

具體仿真模擬中，激光光源的中心波長為510nm，透鏡的焦距都為10mm，透鏡的孔徑直徑為3mm，光束直徑為0.1875mm(3/16mm)，空間光調(diào)制器共有64x64個像素。未經(jīng)過散射介質(zhì)的理想艾里斑的x軸和y軸半高全寬都為28.007μm，如圖5所示。

為了對比多層共軛自適應(yīng)矯正技術(shù)與共軛型自適應(yīng)矯正技術(shù)，比較圖1所示的只有一個空間光調(diào)制器的光學(xué)系統(tǒng)和本發(fā)明具有三個特殊空間光調(diào)制器的光學(xué)系統(tǒng)，使用x軸、y軸掃描振鏡掃描整個像面分別聚焦在不同位置，確定聚焦在不同位置處時的半高全寬，并取兩條對角線(如圖4)分別繪制兩條曲線，得到結(jié)果圖6和圖7。實(shí)線是使用傳統(tǒng)光瞳型自適應(yīng)光學(xué)(pao)系統(tǒng)(圖1)矯正像差后的半高全寬分布，虛線是使用本發(fā)明多層共軛型自適應(yīng)光學(xué)(mcao)系統(tǒng)(圖2)矯正像差后的半高全寬分布。圖中可見，在兩個掃描方向上，對于本發(fā)明的系統(tǒng)x軸和y軸半高全寬分布較傳統(tǒng)系統(tǒng)都更平均，且平均半高全寬大幅減小，即x軸，y軸分辨率大幅提升。圖5的理想艾里斑的x軸、y軸半高全寬為28.009um.，若規(guī)定半高全寬小于30um為有效視場。則對于傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，有效視場直徑約為42個像素；對于本發(fā)明使用的光學(xué)系統(tǒng)，有效視場直徑約為64個像素。本發(fā)明的大視場理論上能與空間光調(diào)制器的尺寸相同，本實(shí)施例的大視場達(dá)到了直徑為0.1875mm，較傳統(tǒng)方法的視場直徑為0.1230um，提升了52.3％。由此可以證明多層共軛技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相對較大視場內(nèi)良好的聚焦效果。

由此可見本發(fā)明使用多個導(dǎo)引星和多個波前校正器同時校正生物樣品不同厚度處產(chǎn)生的像差，克服了傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)視場角小、非目標(biāo)點(diǎn)校正誤差大、校正速度慢的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)校正以及高質(zhì)量聚焦和高分辨顯微成像。