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原文传递一种扫描结构光显微成像方法及装置

专利名称：	一种扫描结构光显微成像方法及装置
摘要：	本发明提供了一种扫描结构光显微成像方法及装置，通过将激光调制成强度随时间按正弦次幂函数变化的激发光，并使用调制后的激发光对待成像样品进行扫描激发；采集待成像样品被激发光扫描激发产生的荧光信号，得到对应的强度随时间按正弦次幂函数变化的荧光结构光图像，并提取该荧光结构光图像的频率分量；根据不同方向上的荧光结构光图像的频率分量的叠加重构得到待成像样品的超分辨率图像，本实施例的方法不需要对荧光的饱和激发和高功率的附加STED光便可以实现比线性结构光双光子超分辨显微镜更高的分辨率成像，即分辨率比衍射极限提高3倍甚至更高，因此可以满足几十纳米甚至更高的荧光成像需求，提高荧光图像分辨率。
专利类型：	发明专利
申请人：	深圳大学
发明人：	邵永红;郑晓敏;汪磊;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：	CN201911307101.2
公开号：	CN110954520A
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
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：	1.一种扫描结构光显微成像方法，其特征在于，包括：将激光调制成强度随时间按正弦次幂函数变化的激发光，并使用调制后的激发光对待成像样品进行扫描激发；采集待成像样品被激发光扫描激发产生的荧光信号，得到荧光信号对应的荧光结构光图像组；其中，所述荧光结构光图像组包括：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；提取各个所述荧光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。 2.根据权利要求1所述的扫描结构光显微成像的方法，其特征在于，所述将激光调制成强度随时间按正弦次幂函数变化的激发光的步骤包括：通过预设调制函数将激光调制成强度随时间按正弦次幂函数变化的激发光。 3.根据权利要求2所述的扫描结构光显微成像的方法，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激发的步骤包括：沿所述待成像样品进行逐点扫描，直至所述待成像样品扫描完成。 4.根据权利要求2所述的扫描结构光显微成像的方法，其特征在于，所述采集待成像样品被激发光扫描激发产生的荧光信号，得到荧光信号对应的荧光结构光图像组的步骤包括：逐点采集记录所述待成像样品被激发光扫描激发产生的荧光信号，得到荧光结构光图像组。 5.根据权利要求1所述的扫描结构光显微成像的方法，其特征在于，所述调制函数满足以下公式：其中，Iex(r)为待成像样品成像面上的激发光的光强，r代表待成像样品上的任意位置，ωt为时间调制频率，为初始相位，n为自然数，t为时间。 6.根据权利要求1所述的扫描结构光显微成像的方法，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。 7.一种扫描结构光显微成像的装置，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光；强度调制器，用于将激光调制成强度随时间按正弦次幂函数变化的激发光；扫描器，用于控制所述激发光对待成像样品进行扫描；探测器，用于采集待成像样品在激发光扫描后产生的荧光信号，得到荧光信号对应的荧光结构光图像组；其中，所述荧光结构光图像组包括：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，用于提取各个所述荧光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、扫描器、探测器和计算终端连接。 8.根据权利要求7所述的扫描结构光显微成像的装置，其特征在于，所述强度调制器和扫描器之间设置有滤光片、分束镜、第一透镜、空间滤波器和第二透镜；由强度调制器调制后的激发光经过所述滤光片进行激发光过滤后，入射到所述分束镜；所述激发光经过所述分束镜透射后，入射到所述第一透镜，经所述第一透镜聚焦到所述空间滤波器；所述空间滤波器对聚焦到其上的激发光进行过滤后，出射到所述第二透镜；所述第二透镜对入射的激发光进行准直成平行光，发射至所述扫描器。 9.根据权利要求7所述的扫描结构光显微成像的装置，其特征在于，所述扫描器与所述探测器之间的光路中还设置有扫描透镜、管镜和物镜；所述扫描器发出的扫描光线经过扫描透镜后，入射到所述管镜，经过所述管镜发出平行光入射到所述物镜，所述物镜出射的激发光入射到待成像样品上激发出荧光信号；所述荧光信号反射到所述探测器。 10.根据权利要求9所述的扫描结构光显微成像的装置，其特征在于，所述分束镜与所述探测器之间的光路中还设置有发射滤光片和第三透镜；所述发射滤光片接收从所述分束镜反射出的荧光信号，透射出所述荧光信号到所述第三透镜；所述第三透镜，用于接收所述发射滤光片透射的荧光信号，并将所述荧光信号聚焦成像到所述探测器上。
所属类别：	发明专利