CN112730354B - 一种结构光成像方法、成像图及在生化检测中的应用 - Google Patents

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Abstract

一种结构光成像方法、成像图及在生化检测中的应用，该方法包括：分别采用不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，获得成像图，结构光在生物芯片上形成间隔的黑色条纹、白色条纹，黑色条纹覆盖部分纳米孔，白色条纹覆盖另一部分纳米孔，不同成像图上黑色条纹与白色条纹覆盖的区域全部或部分互换；白色条纹所覆盖区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号被激发，黑色条纹所覆盖区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号不会被激发。本发明与大部分现有的生化检测技术相比有着更高的分辨率，并且从生化检测成本上考虑，该方法可以降低生化检测的成本，随着分辨率的提高，不仅可以提高检测通量，还可以间接提高生化检测准确度。

Description

一种结构光成像方法、成像图及在生化检测中的应用
技术领域
本发明涉及成像技术领域，具体涉及一种结构光成像方法、成像图及在生化检测中的应用。
背景技术
由于生化检测要求激光功率低并且曝光时间短，因此许多超分辨技术不适合生化检测技术，所以目前生化检测技术多数采用宽场照明，通过判断荧光信号来分析待测生物分子的数量或基因表达等信息。由于受分辨率的限制，长时间以来，生化检测技术很难打破检测通量的受限，从而限制了检测速度。结构光照明显微镜由于有较低的功率和较好的生物兼容性的优势，所以比较适合生化检测，但是由于常规的结构光照明显微镜技术需要采集9张原始图像，这样就变相的增加了9倍曝光时间，大大降低检生化检测列的准确度。
发明内容
根据第一方面，在一些实施例中，提供一种结构光成像方法，包括：分别采用不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，获得对应的成像图，照射至所述生物芯片上的结构光在所述生物芯片上形成间隔的黑色条纹、白色条纹，所述黑色条纹覆盖部分纳米孔，所述白色条纹覆盖另一部分纳米孔，不同成像图上黑色条纹与白色条纹覆盖的区域全部或部分互换，白色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号被激发，发出对应发射波长的信号，黑色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号不会被激发。
根据第二方面，在一些实施例中，提供一种结构光成像图，所述结构光成像图上具有间隔的黑色条纹、白色条纹，所述黑色条纹覆盖部分纳米孔图案，所述白色条纹覆盖另一部分纳米孔图案，白色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号被激发，发出对应发射波长的信号。
根据第三方面，在一些实施例中，提供第二方面所述结构光成像图在生化检测中的应用。
依据上述实施例的一种结构光成像方法、成像图及在生化检测中的应用，本发明与大部分现有的生化检测技术相比有着更高的分辨率，并且从生化检测成本上考虑，该方法可以降低生化检测的成本，随着分辨率的提高，不仅可以提高检测通量，还可以间接的提高生化检测准确度。
附图说明
图1显示为一实施例的正方形点阵列生物芯片上的纳米孔点阵以及结构光条纹示意图；
图2显示为实施例1的正方形点阵列生物芯片的结构光条纹成像示意图；
图3显示为实施例1的正方形点阵列生物芯片成像的分辨率提升效果示意图；
图4显示为实施例2的正三角形点阵列生物芯片的结构光条纹成像示意图；
图5显示为实施例2的正三角形点阵列生物芯片成像的分辨率提升效果示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
周期性排列的生物样品具有规则性排列的特性，可用于生命科学研究。现有技术中，对于此类生物样品阵列的检测方法是宽场荧光成像，即激发光照明所有的成像区域。但是这样将会造成相邻信息点信号的串扰，通常不易区分相邻两个信息点的位置信息，分辨率低。现有技术将结构光照明显微镜系统应用于生化检测时，但并未考虑干涉条纹的空间排列和生物芯片纳米孔阵列之间的空间关系。
鉴于现有技术存在的缺陷，要得到高准确度的生化检测结果，就需要减少曝光时间，而减少曝光时间就意味着需要减少拍摄帧数。
根据第一方面，在一些实施例中，提供一种结构光成像方法，包括：分别采用不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，获得对应的成像图，照射至所述生物芯片上的结构光在所述生物芯片上形成间隔的黑色条纹、白色条纹，所述黑色条纹覆盖部分纳米孔，所述白色条纹覆盖另一部分纳米孔，不同成像图上黑色条纹与白色条纹覆盖的区域全部或部分互换，白色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号被激发，发出对应发射波长的信号，黑色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号不会被激发。
结构光是由两束光干涉得到，可以产生尺寸很细的条纹，其投射到生物芯片的纳米孔上，获得成像图，通过图像分析，实现生化检测。
黑白条纹是两束相干光源干涉相长和相消出现的，影响黑白对比度的是两束相干光源干涉的偏振方向，而两束相干光源的夹角影响条纹的宽度。
在一些实施例中，各个成像图的白色条纹所覆盖的区域之和覆盖所述生物芯片上的所有待检测纳米孔。
在一些实施例中，所述待检测纳米孔在所述生物芯片上呈点阵排布。
在一些实施例中，所述待检测纳米孔在所述生物芯片上呈正方形点阵和/或正三角形点阵排布。上述点阵类型仅仅是部分列举，其他点阵类型的生物芯片也适用于本发明。
在一些实施例中，针对于正方形点阵列，可以采用条纹周期为边长
Figure BDA0002834789060000032
倍的条纹。针对三角形阵列，需要一束周期为边长2倍的条纹，条纹最小周期可以达到半个波长。允许的误差由视场及密度大小决定，视场及密度越小误差允许越大，视场越大允许的误差越小。此处的边长是指生物芯片上相邻两个纳米孔之间的最短距离。此处的条纹周期是指相邻的一个白色条纹和一个黑色条纹的宽度之和。
通常，相邻两个纳米孔之间的最短距离越小越好，距离越小通量越大。该最短距离通常约为300nm-800nm。
生物芯片上纳米孔的孔径通常约为200nm。
生物芯片上的纳米孔通常呈周期性排布。生物芯片上的纳米孔呈正方形点阵排布时，相邻四个纳米孔围合形成的规则图形为正方形。该生物芯片上相邻三个纳米孔围合形成的图形为等腰直角三角形。
正三角形点阵是指生物芯片上相邻的三个纳米孔围合形成的图形单元为正三角形，即等边三角形，该图形也是生物芯片上相邻三个纳米孔围合形成的最小图形，该生物芯片上相邻六个纳米孔围合形成的图形为正六边形，因此，也可称为正六边形点阵。
在一些实施例中，条纹最小周期理论上可以达到结构光的半个波长。该条纹最小周期是指一个黑色条纹与一个白色条纹的宽度之和。
在一些实施例中，所述生物芯片的待检测纳米孔呈正方形点阵列排布时，条纹周期为所述生物芯片上相邻两个纳米孔最小间距的
Figure BDA0002834789060000031
倍。条纹周期即为条纹宽度，相邻的一个白色条纹和一个黑色条纹组合为一个条纹周期。一个黑色条纹为半个条纹周期，一个白色条纹也为半个条纹周期。一个条纹周期相当于相邻的一个白色条纹和一个黑色条纹的宽度之和。本发明中，条纹周期也可称为周期长度。
在一些实施例中，所述生物芯片上的待检测纳米孔为正方形点阵时，分别采用两种不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，所述两种不同相位的结构光包括第一相位的结构光和第二相位的结构光，第一相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第一成像图，第二相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第二成像图，所述第一成像图上黑色条纹所覆盖的区域与所述第二成像图上白色条纹所覆盖的区域相同，所述第一成像图上白色条纹所覆盖的区域与所述第二成像图上黑色条纹所覆盖的区域相同。
在一些实施例中，所述第一成像图、第二成像图上白色条纹所覆盖的区域之和覆盖所述生物芯片上的所有待检纳米孔。
在一些实施例中，所述第一相位的结构光与所述第二相位的结构光的相位之差为π。
在一些实施例中，所述第一成像图、第二成像图上的条纹与所述生物芯片上距离最近的两个纳米孔所在的直线所形成的夹角均为45°或135°。可以由视场大小决定允许误差范围，视场越小允许误差范围越大。
在一些实施例中，所述第一相位、第二相位的结构光的倾斜角同为45°或135°。倾斜角也是条纹与距离最近的两个纳米孔所在直线所形成的夹角。第一相位、第二相位的结构光的倾斜角可以同为45°，或同为135°。
在一些实施例中，所述生物芯片的待检测纳米孔呈正三角形点阵列排布时，条纹周期为所述生物芯片上相邻两个纳米孔最小间距的2倍。
在一些实施例中，所述生物芯片上的待检测纳米孔为正三角形点阵时，分别采用三种不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，所述三种不同相位的结构光包括第三相位的结构光、第四相位的结构光、第五相位的结构光，第三相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第三成像图，第四相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第四成像图，第五相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第五成像图，每一个成像图上的每个白色条纹完整覆盖单一直线方向上的待检测纳米孔，所述第三成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔与所述第四成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔为所述生物芯片上平行且相邻直线方向上的待检测纳米孔，所述所述第四成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔与所述第五成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔为所述生物芯片上平行且相邻直线方向上的待检测纳米孔。
在一些实施例中，所述第三成像图、第四成像图、第五成像图上白色条纹所覆盖的区域之和覆盖所述生物芯片上的所有待检纳米孔。
在一些实施例中，所述第三相位的结构光与第四相位的结构光的相位之差、所述第四相位的结构光与第五相位的结构光的相位之差均为2π/3。
在一些实施例中，所述第三成像图、第四成像图、第五成像图上的条纹平行于所述生物芯片上相邻且距离最远的两个待检测纳米孔所在直线。该条纹为黑色条纹和/或白色条纹。
在一些实施例中，所述第三相位、第四相位、第五相位的结构光的倾斜角同为0°或180°。倾斜角即为白色条纹或黑色条纹与生物芯片上纵向纳米孔所在直线所成的夹角。所述第三相位、第四相位、第五相位的结构光的倾斜角可以同为0°，或同为180°。
在一些实施例中，对所述第三成像图、第四成像图、第五成像图上白色条纹未完全覆盖的待检测纳米孔图像进行去除处理。
在一些实施例中，可以通过常规方法去除各成像图上白色条纹未完全覆盖的待检测纳米孔，具体方法包括但不限于调图像对比度，或者通过简单的图像算法对图像处理，使得覆盖一部分地方的灰度值(亮度)更低。
在一些实施例中，所述待检物质包括但不限于化合物、生物大分子、生物体的组织、生物体的细胞中的至少一种。
在一些实施例中，所述生物大分子包括但不限于核酸片段、多肽分子等等生物样品。
在一些实施例中，核酸片段可以是DNA分子、RNA分子中的至少一种。
在一些实施例中，所述化合物包括但不限于药物。
在一些实施例中，生物体的组织可以是组织切片。
在一些实施例中，生物体是指具有动能的生命体，包括但不限于动物、植物、原核生物、原生生物、真菌、病毒等等中的至少一种。
在一些实施例中，所述原核生物包括但不限于细菌、古细菌等等中的至少一种。
在一些实施例中，所述生物芯片上的待检测纳米孔为正方形点阵时，也可以采用三种或者更多种不同相位的结构光照射生物芯片，获得成像图。
根据第二方面，在一些实施例中，提供一种结构光成像图，所述结构光成像图上具有间隔的黑色条纹、白色条纹，所述黑色条纹覆盖部分纳米孔图案，所述白色条纹覆盖另一部分纳米孔图案，白色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号被激发，发出对应发射波长的信号。
在一些实施例中，所述黑色条纹、白色条纹的宽度相等。
在一些实施例中，所述黑色条纹、白色条纹呈直线型。
在一些实施例中，所述黑色条纹、白色条纹互相平行。
在一些实施例中，所述结构光成像图上的纳米孔图案呈点阵排布。
在一些实施例中，所述结构光成像图上的纳米孔图案呈正方形点阵或正三角形点阵排布。
在一些实施例中，所述结构光成像图上的纳米孔图案呈正方形点阵时，所述结构光成像图上的条纹与相邻且距离最近的两个纳米孔所在直线所形成的夹角为45°。
在一些实施例中，所述结构光成像图上的纳米孔图案呈正三角形点阵时，所述结构光成像图上的条纹平行于所述生物芯片上相邻且距离最远的两个待检测纳米孔所在直线。
在一些实施例中，每个白色条纹完整覆盖单一直线方向上的待检测纳米孔。
在一些实施例中，所述待检物质包括但不限于化合物、生物大分子、生物体的组织、生物体的细胞中的至少一种。
在一些实施例中，所述黑色条纹、白色条纹的宽度相等。
在一些实施例中，所述黑色条纹、白色条纹呈直线型。
在一些实施例中，所述黑色条纹、白色条纹互相平行。
在一些实施例中，所述结构光的光源可以是激光器，结构光的光源由不同碱基对应不同的激发光决定，通常为激光光源。
在一些实施例中，本发明综合利用结构光照明和生物样品阵列之间的周期性关系，不仅可以实现分辨率的提升，而且可以降低拍摄帧数。
在一些实施例中，本发明提出了一种利用结构光照明显微术来提高生化检测技术的成像分辨率和成像密度的方法。通过使用两张或两张以上原始图像分析出生物芯片上待测生物分子的数量或基因表达等等，并通过进一步的图像处理和算法处理，可以提高生化检测的准确度。
在一些实施例中，对于正方形点阵纳米孔的生物芯片，只需要两张成像图，对于正三角形点阵纳米孔的生物芯片，只需要三张成像图，显著减少对原始图像的需求，进而显著减少曝光时间。
根据第三方面，在一些实施例中，提供第二方面所述结构光成像图在生化检测中的应用。示例但非限制性的，本发明所适用的生化检测技术可以是基因表达水平检测、基因诊断、药物筛选等等。
在一些实施例中，本发明是通过将都具有周期性分布特点的生物芯片纳米孔和结构光照明相结合，提出一种照明方法，通过不同的拍摄帧数可以间接得到不同分辨率的图像。借助空间光调制器的快速切换，可以较容易实现。
在一些实施例中，如图1所示，由于生物芯片纳米孔和结构光照明产生的干涉条纹都是周期性分布，因此可以利用周期性分布的结构照明光去照射生物芯片纳米孔，从而可以错开最近相邻信息点的荧光信号，这样就可以避免相邻信息点信号的串扰，并且在成像结果中更容易区分两个信息点的位置信息。在一些实施例中，本发明针对生化检测，提供一种基于周期样本孔的高分辨率结构光成像新方法，本发明与大部分现有的生化探测技术相比有着更高的分辨率，并且从生化检测成本上考虑，该方法可以降低生化检测的成本，随着分辨率的提高，不仅可以提高检测通量，还可以间接地提高生化检测准确度。
目前大部分生物芯片都为正方形点阵列，也有部分公司采用的是正三角形点阵列分布。
实施例1
首先通过方形阵列分布的生物芯片分析此方法，方形阵列分布的纳米孔在宽场照明下两最近孔的距离实际为方形阵列的边长，由于受衍射极限的约束，最近两个孔发出的荧光很难分辨出来。如图2和图3所示，可以用一束倾斜45°角的结构照明光照射生物芯片纳米孔，如图1(a)和图1(b)所示，类似于开关的作用，黑色条纹覆盖的地方将会抑制生物芯片纳米孔发光，而白色条纹覆盖的地方将会激发生物芯片纳米孔发出荧光，此时只需要将照明的结构光改变π的相位，那么黑白条纹将会互换位置，从而将之前黑色覆盖的生物芯片纳米孔变成白色条纹覆盖，进而再次激发。经过两个激发过程，可以将一个视场中所有的生物芯片纳米孔激发，由于分开激发生物芯片纳米孔，相对于现有的宽场照明，即每次对所有纳米孔照明成像，每次成像最近两个孔之间的距离被放大了
Figure BDA0002834789060000071
倍，此时相当于只需要拍摄2张图片就可以提升
Figure BDA0002834789060000072
倍的分辨率，并且可以提高2倍的检测通量，具体可以应用于基因诊断或者药物筛选等。
如图2(a)、图2(b)所示，结构光的倾斜角45°是指条纹与生物芯片上距离最近的两个纳米孔所在直线所形成的夹角为45°。可以通过调整两束相干光的干涉夹角来调整干涉条纹的倾斜角。通常，干涉产生的条纹黑白宽度相等不需要调整，如何对齐纳米孔就需要在纳米孔上设置一些用于定标的孔，用来调整黑白条纹的位置。每次拍之前先对齐后拍摄。在纳米孔上设置对齐孔，即可使得白色条纹只覆盖一列纳米孔，而不存在局部覆盖相邻列纳米孔的现象。
实施例2
如图4和图5所示，对于正三角形点阵纳米孔分布的生物芯片，可以采用一束垂直或水平方向的条纹去照明，通过改变3次相位，每次改变2π/3的相位，这样每次成像会出现100％、50％和0％亮度的小球，可以通过改变图像对比度和亮度来提取最亮小球的位置信息。相对于现有的宽场照明，即每次对所有纳米孔照明成像，本实施例可通过3张原始图像将分辨率提高
Figure BDA0002834789060000073
倍。
最优条纹周期说明：针对正方形点阵列，可以采用条纹周期为生物芯片上纳米孔最小间距的
Figure BDA0002834789060000074
倍的条纹。针对正三角形点阵列，可以一束周期为生物芯片上纳米孔最小间距的2倍的条纹，条纹最小周期可以达到半个波长。允许的误差由视场及密度大小决定，视场及密度越小，误差允许越大，视场越大，允许的误差越小。通常，如果纳米孔尺寸和条纹周期完全没有误差，那么就不会出现一个条纹覆盖两个的现象。以正方形点阵列的生物芯片为例，如果相邻四个纳米孔围合的正方形对角线距离偏离
Figure BDA0002834789060000075
那么左边排列的一般不会出现一条覆盖两个孔，但是越往右越会出现一个条纹覆盖两个的现象，但是如果视场很小，那么会在还没覆盖两个孔的时候就将视场里的纳米孔区域拍完。所以视场及密度越小，误差允许越大，视场越大，允许的误差越小。
在一些实施例中，该方法的优点包括：降低了光毒性和光漂白对生化检测的影响，间接提高成像分辨率及生化检测密度，降低了生物芯片上待测物的信息串扰，也降低了生化检测的成本。
光毒性是一种光敏反应，是指细胞或者蛋白等受到光照时会发生化学反应，从而破坏本身的性质。光漂白是指由于待检测物受光照太久导致不能再发光，并且不能恢复。
在一些实施例中，本发明相比于现有生化检测方法的优势包括：(1)曝光时间短，且可以提高分辨率，例如，如果现有技术需要6倍曝光时间，则本发明只需2倍或者3倍曝光时间；(2)该方法操作简单，容易实现；(3)重建算法简单，误差小。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种结构光成像方法，其特征在于，包括：分别采用不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，获得对应的成像图，照射至所述生物芯片上的结构光在所述生物芯片上形成间隔的黑色条纹、白色条纹，所述黑色条纹覆盖部分纳米孔，所述白色条纹覆盖另一部分纳米孔，不同成像图上黑色条纹与白色条纹覆盖的区域全部或部分互换；白色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号被激发，发出对应发射波长的信号，黑色条纹所覆盖的区域的待检测纳米孔中待检物质所携带的荧光信号不会被激发；
所述待检测纳米孔在所述生物芯片上呈正方形点阵和/或正三角形点阵排布；
所述生物芯片上的待检测纳米孔呈正方形点阵排布时，分别采用两种不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，所述两种不同相位的结构光包括第一相位的结构光和第二相位的结构光，第一相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第一成像图，第二相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第二成像图，所述第一成像图上黑色条纹所覆盖的区域与所述第二成像图上白色条纹所覆盖的区域相同，所述第一成像图上白色条纹所覆盖的区域与所述第二成像图上黑色条纹所覆盖的区域相同；
所述生物芯片上的待检测纳米孔呈正三角形点阵排布时，分别采用三种不同相位的结构光照射生物芯片上的待检测纳米孔，所述三种不同相位的结构光包括第三相位的结构光、第四相位的结构光、第五相位的结构光，第三相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第三成像图，第四相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第四成像图，第五相位的结构光照射所述生物芯片上的待检测纳米孔所获得的图像为第五成像图，每一个成像图上的每个白色条纹完整覆盖单一直线方向上的待检测纳米孔，所述第三成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔与所述第四成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔为所述生物芯片上平行且相邻直线方向上的待检测纳米孔，所述第四成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔与所述第五成像图上的白色条纹所覆盖的待检测纳米孔为所述生物芯片上平行且相邻直线方向上的待检测纳米孔；
所述黑色条纹、白色条纹的宽度相等；
所述结构光是由两束光干涉得到；
所述生物芯片上的待检测纳米孔呈正方形点阵排布时，所述第一成像图、第二成像图上的条纹与所述生物芯片上距离最近的两个纳米孔所在的直线所形成的夹角均为45°或135°；条纹周期为所述生物芯片上相邻两个纳米孔最小间距的
Figure 117092DEST_PATH_IMAGE001
倍；所述第一相位的结构光与所述第二相位的结构光的相位之差为π；所述第一相位、第二相位的结构光的倾斜角同为45°或135°；
所述生物芯片的待检测纳米孔呈正三角形点阵排布时，条纹周期为所述生物芯片上相邻两个纳米孔最小间距的2倍；所述第三相位的结构光与第四相位的结构光的相位之差、所述第四相位的结构光与第五相位的结构光的相位之差均为2π/3；所述第三相位、第四相位、第五相位依次增加或依次减少2π/3；所述第三成像图、第四成像图、第五成像图上的条纹平行于所述生物芯片上相邻且距离最远的两个待检测纳米孔所在直线；所述第三相位、第四相位、第五相位的结构光的倾斜角同为0°或同为180°；
各个成像图的白色条纹所覆盖的区域之和覆盖所述生物芯片上的所有待检测纳米孔；
黑色条纹、白色条纹呈直线型且互相平行。
2.如权利要求1所述的结构光成像方法，其特征在于，所述生物芯片上的待检测纳米孔呈正方形点阵排布时，所述第一成像图、第二成像图上白色条纹所覆盖的区域之和覆盖所述生物芯片上的所有待检纳米孔。
3.如权利要求1所述的结构光成像方法，其特征在于，所述生物芯片上的待检测纳米孔呈正三角形点阵排布时，所述第三成像图、第四成像图、第五成像图上白色条纹所覆盖的区域之和覆盖所述生物芯片上的所有待检纳米孔。
4.如权利要求1所述的结构光成像方法，其特征在于，所述待检物质为药物化合物、生物大分子、生物体的组织中的至少一种。
5.如权利要求1所述的结构光成像方法，其特征在于，所述待检物质为生物体的细胞。
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CN103792654B (zh) * 2014-01-26 2015-10-14 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种结构光照明光学系统
NL2020621B1 (en) * 2018-01-08 2019-07-15 Illumina Inc Multiplexing of an active sensor detector using structured illumination
NL2020619B1 (en) * 2018-01-16 2019-07-25 Illumina Inc Dual optical grating slide structured illumination imaging
CN108955905B (zh) * 2018-03-23 2020-10-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于改进型哈特曼掩模的波前传感器及检测方法
TWI718557B (zh) * 2018-06-29 2021-02-11 美商伊路米納有限公司 用於預測結構照明參數之方法、系統和非暫時性電腦可讀取媒體
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