[發(fā)明專利]一種基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710276271.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN107478619A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所44237
• 代理人: 陽開亮

1.一種基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三維超分辨率成像系統(tǒng)包括按照光路方向依次排列的激光器、激發(fā)濾光片、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、第一顯微透鏡、共聚焦熒光顯微系統(tǒng)、納米位移臺(tái)、第一消色差透鏡、光調(diào)制器件、第二消色差透鏡和光探測(cè)器件；

所述激光器發(fā)射激光光束，所述激發(fā)濾光片對(duì)所述激光光束進(jìn)行濾光，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)對(duì)濾光后的所述激光光束進(jìn)行擴(kuò)束和準(zhǔn)直，所述共聚焦熒光顯微系統(tǒng)將擴(kuò)束和準(zhǔn)直后的所述激光光束聚焦并投射至位于所述納米位移臺(tái)上的樣品，所述共聚焦熒光顯微系統(tǒng)還對(duì)所述樣品反射回來的熒光光束進(jìn)行濾光并聚焦于所述第一消色差透鏡的物方焦點(diǎn)，所述第一消色差透鏡對(duì)濾光后的所述熒光光束進(jìn)行消色差后傳遞至所述光調(diào)制器件，所述光調(diào)制器件對(duì)消色差后的所述熒光光束進(jìn)行相位調(diào)制得到螺旋光束，所述第二消色差透鏡對(duì)所述螺旋光束進(jìn)行消色差后傳遞至所述光探測(cè)器件，所述光探測(cè)器件對(duì)消色差后的所述螺旋光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字圖像信號(hào)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)包括沿光路傳播方向依次設(shè)置的擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡，所述擴(kuò)束鏡對(duì)濾光后的所述激光光束進(jìn)行擴(kuò)束，所述準(zhǔn)直鏡對(duì)擴(kuò)束后的所述激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直。

3.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述共聚焦熒光顯微系統(tǒng)包括雙色鏡、物鏡、發(fā)射濾光片和第二顯微透鏡，擴(kuò)束和準(zhǔn)直后的所述激光光束經(jīng)所述第二顯微透鏡聚焦后透過所述雙色鏡并經(jīng)所述物鏡聚焦于所述納米位移臺(tái)上的樣品，所述樣品反射回來的熒光光束經(jīng)所述物鏡消除相差之后經(jīng)所述雙色鏡反射至所述發(fā)射濾光片進(jìn)行濾光，所述第二顯微鏡透鏡將濾光后的所述熒光光束聚焦于所述第一消色差透鏡。

4.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述納米位移臺(tái)為壓電納米位移臺(tái)。

5.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一消色差透鏡和所述第二消色差透鏡共同構(gòu)成4F成像系統(tǒng)，所述光調(diào)制器件位于所述第一消色差透鏡的像方焦平面和所述第二消色差透鏡的物防焦平面，所述第二消色差的像方焦平面位于所述光探測(cè)器的感光面。

6.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光調(diào)制器件為空間光調(diào)制器或相位片。

7.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光探測(cè)器件為電子倍增CCD。

8.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三維超分辨率成像系統(tǒng)還包括反射鏡，所述反射鏡位于所述擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)和所述第一顯微透鏡之間的光路上，所述反射鏡將擴(kuò)束和準(zhǔn)直后的所述激光光束反射至所述第一顯微透鏡。

9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三維超分辨率成像系統(tǒng)還包括控制設(shè)備，所述控制設(shè)備分別與所述激光器、所述光探測(cè)器件和所述納米位移臺(tái)通訊連接，所述控制設(shè)備對(duì)所述數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行圖像處理得到聚焦光斑圖像并對(duì)所述聚焦光斑圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理得到所述樣品的三維定位信息，所述控制設(shè)備還對(duì)所述激光器、所述光探測(cè)器件和所述納米位移臺(tái)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。

10.如權(quán)利要求9所述的基于螺旋光束的三維超分辨率成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備為PC機(jī)。