[發明專利]一種圖像掃描顯微成像系統及方法

有效

• 申請號: 202010130609.6
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111208635B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王偉波;吳必偉;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（中山）無人裝備與人工智能研究院
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 鮑麗偉

本發明提供了一種圖像掃描顯微成像系統及方法，所述圖像掃描顯微成像系統包括：激光掃描系統，用于生成照明激光，所述照明激光用于掃描樣品；自適應像差校正系統，用于接收所述樣品因所述照明激光激發的反射光，并對所述樣品激發的所述反射光進行自適應像差校正和散射補償；信號探測系統，用于采集經所述自適應像差校正系統進行自適應像差校正和散射補償后的反射光，并生成光電信號和/或圖像信號，以獲得所述樣品的成像圖像；時序控制與數據處理系統，并根據所述光電信號和/或所述圖像信號進行處理。本發明的有益效果：能夠提高成像系統的成像質量。

技術領域

本發明涉及圖像掃描顯微成像技術領域，具體而言，涉及一種圖像掃描顯微成像系統及方法。

背景技術

在生物醫學研究中，對活體生物樣品進行高分辨率和大成像深度兼顧的顯微成像是亟待解決的技術難題。

圖像掃描顯微在保留共焦顯微三維成像能力基礎上，可實現2倍的分辨率提升，但是在采用圖像掃描顯微成像技術對活體生物組織進行高深度成像時，由于樣品自身光學特性的不均勻性以及折射率失配，成像過程中存在明顯的像差，像差的存在會降低成像信號的強度以及成像質量，且探測深度越大，像差的影響就越大，另一方面，生物樣品的光散射效應隨著成像深度的提升，也會顯著降低成像分辨率和信噪比。

發明內容

本發明解決的問題是如何提高圖像掃描顯微成像系統的成像質量。

為解決上述問題，本發明提供一種圖像掃描顯微成像系統，包括：

激光掃描系統，用于生成照明激光，所述照明激光用于掃描樣品；

自適應像差校正系統，設置于所述激光掃描系統的出射光路上，用于接收所述樣品因所述照明激光激發的反射光，并對所述反射光進行自適應像差校正和散射補償；

信號探測系統，設置于所述自適應像差校正系統的輸出光路上，用于采集經所述自適應像差校正系統進行自適應像差校正和散射補償后的反射光，并生成光電信號和/或圖像信號；

時序控制與數據處理系統，用于接收所述信號探測系統生成的所述光電信號和/或所述圖像信號，并根據所述光電信號和/或所述圖像信號進行處理，以獲得所述樣品的成像圖像。

本技術方案中，通過自適應像差校正系統調制光路波前,實現像差的自適應校正和散射補償，從而提升成像分辨率和深度，以此，通過自適應像差校正和散射補償，以能夠提高圖像對比度和信噪比，在通過相應的信號探測系統進行處理時，能夠實現大深度高質量的成像，信號探測系統生成光電信號和/或圖像信號，時序控制與數據處理系統適于通信連接所述信號探測系統，能夠接收所述信號探測系統生成的所述光電信號和/或所述圖像信號，并根據所述光電信號和/或所述圖像信號進行處理，以此能夠對信號探測系統的成像進行更好地控制，并能夠對采集到的圖像進行全局處理，提高成像質量。

進一步地，所述信號探測系統包括圖像掃描顯微探測臂、共焦探測臂和光束路徑調節機構，所述光束路徑調節機構位于所述自適應像差校正系統與所述圖像掃描顯微探測臂之間的光路上，且所述光束路徑調節機構還位于所述自適應像差校正系統與所述共焦探測臂之間的光路上，所述光束路徑調節機構用于將所述反射光調節傳輸至所述圖像掃描顯微探測臂和/或所述共焦探測臂，所述圖像掃描顯微探測臂用于根據所述反射光生成所述圖像信號，所述共焦探測臂用于根據所述反射光生成所述光電信號。

本技術方案中，通過共焦探測臂和圖像掃描顯微探測臂的結合，單獨探測或并行探測，能夠實現系統的多模式測量，即可根據不同成像測量需求實現多模式測量，以及提高系統測量靈活性，在通過共焦探測臂與圖像掃描顯微探測臂結合探測的情況下，可將傳統寬場顯微成像分辨率提升2倍的同時實現大深度成像，從而進一步地提高成像質量。

進一步地，所述共焦探測臂包括光電倍增管和共焦針孔結構，所述光束路徑調節機構、所述共焦針孔結構和所述光電倍增管依次位于同一光路上。