[發明專利]一種基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系統及成像方法

在審

• 申請號: 202010146606.1
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111257294A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 繆佳;張運海;肖昀;葛群;王發民
• 申請（專利權）人: 江蘇省醫療器械檢驗所;中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G02B21/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供了一種基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系統及方法，在激光點掃描共聚焦成像照明光路中引入液晶空間光調制器和切向偏振轉換器，通過切向偏振轉換器在照明光路中引入切向偏振光，先在液晶空間光調制器上引入均勻相位，進行一次共聚焦成像，得到第一圖像；再在液晶空間光調制器上引入0?2π螺旋相位，再進行一次共聚焦成像，得到第二圖像，根據所述第一圖像及第二圖像得到基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦圖像，上述基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦圖像的點擴散函數光斑尺寸顯著小于常規激光掃描共聚焦顯微成像時的點擴散函數，因而具有較高的成像分辨率，并避免圖像處理方法帶來的偽影等弊端。

技術領域

本發明涉及光學顯微技術領域，特別涉及一種基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系統及成像方法。

背景技術

激光掃描共聚焦顯微鏡成像具有層析特性，可以對樣本分層成像，且具有較高的成像清晰度，在生物學和基礎醫學研究中得到廣泛的應用。但由于受到光波衍射的限制，共聚焦顯微鏡的成像分辨率一般在200nm-300nm。為了提高共聚焦顯微鏡的成像分辨率，出現了多種方法，比較常見的是采用圖像解卷積等后期圖像處理方法，但是上述圖像處理方法在提高共聚焦成像分辨率的同時會帶來一些偽影。

發明內容

有鑒如此，有必要針對現有技術存在的缺陷，提供一種分辨率高并避免圖像偽影的基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系統。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系統，包括：激光器、切向偏振轉換器、液晶空間光調制器、二色鏡、掃描振鏡、掃描透鏡、筒鏡、物鏡、熒光濾光片、聚焦鏡頭、針孔、光電倍增管及控制單元，所述切向偏振轉換器、所述液晶空間光調制器及所述光電倍增管均連接所述控制單元，其中：

所述激光器出射的激光光束經所述切向偏振轉換器形成切向偏振光，所述切向偏振光經所述液晶空間光調制器后形成均勻相位并入射進入所述二色鏡，并經所述二色鏡反射后進入所述掃描振鏡，再依次經所述掃描透鏡、所述筒鏡及所述物鏡后聚焦于樣品處，并激發所述樣品產生熒光光束；所述熒光光束依次經所述物鏡、所述筒鏡、所述掃描透鏡及掃描振鏡后入射進入所述二色鏡，并經所述二色鏡透射后進入所述熒光濾光片，再經所述聚焦鏡頭后進入位于所述聚焦鏡頭焦點處的針孔，并被所述光電倍增管探測，所述光電倍增管將探測的熒光轉換成電信號，以形成第一圖像，記為圖像I₁，所述切向偏振轉換器在入射的激光光束中引入切向偏振光，所述液晶空間光調制器在入射的激光光束上引入均勻相位；

所述激光器出射的激光光束經所述切向偏振轉換器形成切向偏振光，所述切向偏振光經所述液晶空間光調制器后形成0-2π螺旋相位并入射進入所述二色鏡，并經所述二色鏡反射后進入所述掃描振鏡，再依次經所述掃描透鏡、所述筒鏡及所述物鏡后聚焦于樣品處，并激發所述樣品產生熒光光束；所述熒光光束依次經所述物鏡、所述筒鏡、所述掃描透鏡及掃描振鏡后入射進入所述二色鏡，并經所述二色鏡透射后進入所述熒光濾光片，再經所述聚焦鏡頭后進入位于所述聚焦鏡頭焦點處的針孔，并被所述光電倍增管探測，所述光電倍增管將探測的熒光轉換成電信號，以形成第二圖像，記為圖像I₂；

根據所述第一圖像及所述第二圖像得到基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦圖像，所述基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦圖像I₃＝I₁-c×I₂，c為消減系數。

在一些較佳的實施例中，所述針孔的直徑取值為0.5倍像方艾里斑直徑。

在一些較佳的實施例中，所述消減系數為0.15。

另外，本發明還提供了一種基于切向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系統的成像方法，包括下述步驟：