[發明專利]具有選擇性體積照射和光場檢測的優化容積成像

有效

• 申請號: 201780025414.1
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN109074674B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: T.V.張;S.馬達恩;D.B.霍蘭德;S.E.弗雷澤
• 申請（專利權）人: 南加州大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G03H1/00;G03H1/22;H04N13/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王珊珊

1.一種容積成像裝置，包括：

光源，被配置為發射照射光，該照射光經由照射光路傳播以照射三維(3D)樣本；以及

光學系統，相對于所述光源被布置以接收來自被照射的3D樣本的光場，其中所述光場經由檢測光路傳播；

其中所述光源、所述光學系統或這兩者可被配置為基于要被照射的3D樣本和要應用的光場檢測(LFD)處理來選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積。

2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述檢測光路與所述照射光路不共線，并且通過調整所述照射光相對于所述光學系統的3D光學幾何結構來選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積。

3.如權利要求2所述的裝置，其中，使用線性光學激勵來選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積。

4.如權利要求1所述的裝置，其中，使用非線性多光子光學激勵并調整所述光源相對于所述光學系統的3D光學幾何結構來選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積。

5.如權利要求4所述的裝置，其中，所述檢測光路與所述照射光路共線。

6.如權利要求1、2、3或4中任一項所述的裝置，其中，使用照射的直接光束整形以產生空間擴展的光體積來選擇樣本的3D受限照射的體積。

7.如權利要求1、2、3或4中任一項所述的裝置，包括可切換光學部件和光學幾何結構，所述裝置是被配置為改裝到現有的顯微鏡的擴展模塊，或者是全新設計的顯微鏡的集成模塊，所述顯微鏡具有多種成像能力，其中所述多種成像能力包括以亞微米至2微米的分辨率在3D中執行高分辨率光學分割。

8.如權利要求2、3、4或5中任一項所述的裝置，其中，所述光學系統包括公共光學元件，所述公共光學元件被布置為(i)接收經由所述照射光路傳播以照射所述3D樣本的照射光，(ii)接收來自被照射的3D樣本的、經由光檢測光路傳播的光場，以及(iii)調整所述光源的3D光學幾何結構用于選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積。

9.如權利要求8所述的裝置，其中，所述照射光沿著傾斜角度路徑經過所述公共光學元件而傳播，并且所述檢測光路與所述公共光學元件的光軸共線，與所述照射光路形成大于0的角度theta。

10.如權利要求2所述的裝置，其中，所述光學系統包括：(i)第一光學元件，被布置為接收經由所述照射光路傳播以照射所述3D樣本的照射光，以及(ii)第二光學元件，被布置為接收來自被照射3D樣本的、經由光檢測光路傳播的光場，其中所述第一光學元件和所述第二光學元件被布置為以與所述檢測光路成大于零的角度θ來調整所述照射光路的3D光學幾何結構，用于選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積。

11.一種容積成像系統，包括：

如權利要求1至5中任一項所述的裝置；

LFD檢測機構，其相對于所述裝置布置以接收來自被照射的3D樣本的光場，并且捕獲由所述光場投影的LFD成像；

計算機，與所述LFD設備通信地耦合，并且被配置為通過執行所述LFD成像的計算重建來生成所述3D樣本的容積成像數據。

12.如權利要求1、2、3、4、5、6或10中任一項所述的裝置，其中，使用(i)所述照射光的聚焦光束整形，以及(ii)所述光源的3D光學幾何結構來選擇所述3D樣本的3D受限照射的體積，所述光源的3D光學幾何結構被調整為在曝光時間期間在掃過所述3D樣本的全部所選擇的3D限制照射的掃描中照射所述3D樣本的3D受限照射的體積的多個子區域。