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原文传递一种多焦点超分辨光学显微成像方法及装置

专利名称：	一种多焦点超分辨光学显微成像方法及装置
摘要：	本发明提供了一种多焦点超分辨光学显微成像方法及装置，通过将激光调制成光强随时间按正弦函数周期性变化的激发光，再通过空间光调制器，将正弦调制的激光调制成多个光束，同步并行扫描激发成像样品，从而成倍提高了扫描效率，有效解决单点扫描时成像时间长的问题，利用非正弦荧光结构光图像的所有频率分量叠加重构待成像样品的超分辨率图像，对比衍射极限其分辨率提高3倍，因此本实施例的方法可以实现快速超分辨率双光子荧光显微成像。本发明所公开的方法及装置可以满足几十纳米甚至更高的双光子荧光成像需求，提高双光子荧光结构光图像分辨率。
专利类型：	发明专利
申请人：	深圳大学
发明人：	邵永红;汪磊;郑晓敏;王美婷;屈军乐
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T03:00:00+0805
申请号：	CN201911307971.X
公开号：	CN110954522A
代理机构：	深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王永文;刘文求
分类号：	G01N21/64;G02B21/00;G;G01;G02;G01N;G02B;G01N21;G02B21;G01N21/64;G02B21/00
申请人地址：	518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
主权项：	1.一种多焦点超分辨光学显微成像方法，其特征在于，包括：将激光按照预设调制函数调制成激发光，并使用调制后的激发光对待成像样品进行分区域扫描；采集待成像样品各个区域产生的荧光信号，得到各个荧光信号分别对应的荧光结构光图像集；其中，所述荧光结构光图像集包括：多个荧光结构光图像组；各个荧光结构光图像组中含有的多个荧光结构光图像，各个荧光结构光图像对应的激发光图案的取向和相位不同；提取各个所述结构光图像中的频率分量，并且对其中对应同一取向和不同相位的频率分量进行复位后叠加，根据叠加出的各个取向上的频率分量的叠加值组，重构出所述待成像样品的超分辨率图像。 2.根据权利要求1所述的多焦点超分辨光学显微成像的方法，其特征在于，所述将激光按照预设调制函数调制成激发光的步骤包括：根据预设调制函数，将激光调制成光强随时间按正弦函数周期性变化的激发光。 3.根据权利要求2所述的多焦点超分辨光学显微成像的方法，其特征在于，所述使用调制后的激发光对待成像样品进行扫描的步骤包括：将所述激发光调制成与待成像样品各个区域相对应的多个光束，并控制各个光束与各个区域一一对应，且同步进行各个区域上的激发光扫描，各个区域之间不重叠。 4.根据权利要求3所述的多焦点超分辨光学显微成像的方法，其特征在于，所述使用调制后的激发光对待成像样品进行扫描的步骤包括：沿所述待成像样品对各个区域纵向进行逐点扫描，当一个并行纵向列扫描完成后，再沿所述待成像样品横向对各个区域并行进行步进扫描一次，重复执行各个区域内纵向逐点扫描和横向步进扫描的步骤，直至所述待成像样品上各个区域扫描完成。 5.根据权利要求1所述的多焦点超分辨光学显微成像的方法，其特征在于，所述调制函数满足以下公式：其中，I为待成像样品成像面上的激发光的光强，ωm为调制频率，θ是荧光结构光图像中条纹与水平方向夹角，t为X方向扫描的时间，h表示Y方向上扫描的步数，为初始位相。 6.根据权利要求1所述的多焦点超分辨光学显微成像的方法，其特征在于，所述根据叠加出的各个取向上的频率分量的叠加值组，重构出所述待成像样品的超分辨率图像的步骤包括：对叠加出的频率分量的叠加值组进行傅里叶逆变换，得到重构出的荧光信号的超分辨率图像。 7.一种多焦点超分辨光学显微成像的装置，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光；强度调制器，用于按照预设调制函数将所述激光调制成激发光；扫描振镜，用于控制调制后的激发光对待成像样品扫描；空间光调制器，用于将调制后的激发光分成多个光束，使得所述激发光对所述待成像样品进行分区域扫描；探测器，用于采集待成像样品各个区域产生的荧光信号，得到各个荧光信号分别对应的荧光结构光图像集；其中，所述荧光结构光图像集包括：多个荧光结构光图像组；各个荧光结构光图像组中含有的多个荧光结构光图像，各个荧光结构光图像对应的激发光图案的取向和相位不同；计算终端，用于提取各个所述结构光图像中的频率分量，对其中对应同一取向和不同相位的频率分量进行复位后叠加，根据叠加出的各个取向上的频率分量的叠加值组，重构出所述待成像样品的超分辨率图像；其中，所述强度调制器、扫描振镜、空间光调制器、探测器和计算终端连接。 8.根据权利要求7所述的多焦点超分辨光学显微成像的装置，其特征在于，在所述扫描振镜和所述空间光调制器之间设置有扩束准直装置；所述扩束准直装置包括：激光扩束镜和激光准直镜；所述激光扩束镜，用于扫描振镜发出的调制后的激发光进行扩束；所述激光准直镜，用于对所述激光扩束镜扩束后的激发光进行准直。 9.根据权利要求7所述的多焦点超分辨光学显微成像的装置，其特征在于，所述空间光调制器与所述探测器之间的光路中还设置有凸透镜、管镜、第一滤光片和双色镜；所述空间光调制器处于所述凸透镜的前焦面上，所述凸透镜的后焦面与所述管镜的前焦面重合；所述第一滤光片和双色镜均用于对激发光进行过滤。 10.根据权利要求9所述的多焦点超分辨光学显微成像的装置，其特征在于，所述双色镜与各个光束中心线之间的夹角为45°或135°。
所属类别：	发明专利