[發明專利]平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統及方法

有效

• 申請號: 202110936691.6
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113625439B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 于斌;葛陽陽;何灼奮;屈軍樂;林丹櫻;曹慧群
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B27/58
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 丁俊萍;王永文

本發明提供了一種平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統及方法，所述系統包括：激光光源；將激光光源產生的高斯分布的激光光束整形為均勻分布的平頂光的擴束整形反射模塊；根據導入的等間隔切換的激發模式對均勻分布的平頂光進行調制，產生隨時間移動的稀疏聚焦點陣的數字微鏡器件；將稀疏聚焦點陣投射至樣品面上，激發樣品產生熒光信號的探測器；對若干幅圖像數據進行圖像重構的控制終端。本發明通過對均勻分布的平頂光進行調制產生隨時間移動的多個聚焦點，并通過多個聚焦點同時激發樣品產生熒光信號，提高了圖像掃描顯微系統的成像范圍，減少熒光信號采集時間，可以實現高分辨率和寬視場的超分辨顯微成像。

技術領域

本發明屬于光學成像技術領域，尤其涉及的是平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統及方法。

背景技術

激光掃描共聚焦顯微鏡是實現顯微成像的有效技術手段，在生物醫學領域有十分廣泛的應用。在共聚焦顯微系統中，通過一對共軛的精密針孔和單聚焦點的剃刀掃描方式，使得系統只接收來自焦面的信息，而焦面外的離焦信息則被濾除，從而提高了信噪比并具備良好的層析能力。

共聚焦顯微鏡的分辨率取決于針孔大小，針孔越小分辨率越高，但同時更小的針孔也限制了光學系統采集到的光信號，從而導致信噪比較低。近年來，為了同時獲得良好的分辨率和信噪比，研究者們提出了圖像掃描顯微鏡(image?scanning?microscopy，ISM)和多焦點結構光照明顯微鏡(multifocal?structuredillumination?microscopy，MSIM)，但現有顯微成像系統成像速度慢，照明光場強度不均勻，降低了成像分辨率和視場。

因此，現有技術有待于進一步的改進。

發明內容

鑒于上述現有技術中的不足之處，本發明的目的在于提供一種平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統及方法，克服現有顯微成像系統成像速度慢，照明光場強度不均勻，降低了成像分辨率和視場的缺陷。

本發明所公開的第一實施例為一種平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其中，包括：激光光源、擴束整形反射模塊、數字微鏡器件、物鏡、探測器以及控制終端；

所述擴束整形反射模塊用于接收所述激光光源產生的高斯分布的激光光束，將所述高斯分布的激光光束整形為均勻分布的平頂光，并將所述均勻分布的平頂光以預設角度入射至所述數字微鏡器件；

所述數字微鏡器件用于接收所述擴束整形反射模塊入射的所述均勻分布的平頂光，并根據導入的等間隔切換的激發模式對所述均勻分布的平頂光進行調制，產生隨時間移動的稀疏聚焦點陣；

所述物鏡用于接收所述稀疏聚焦點陣，并將所述稀疏聚焦點陣投射至樣品面上，激發樣品產生熒光信號；

所述探測器用于采集所述熒光信號，得到若干幅圖像數據；

所述控制終端用于接收所述若干幅圖像數據，并對所述若干幅圖像數據進行圖像重構，得到樣品的超分辨率圖像。

所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其中，所述擴束整形反射模塊包括：擴束準直單元、光束整形器以及第一反射鏡；

所述擴束準直單元用于接收所述激光光源產生的高斯分布的激光光束，并對所述高斯分布的激光光束進行擴束準直；

所述光束整形器用于接收擴束準直后的所述高斯分布的激光光束，并將所述高斯分布的激光光束整形為均勻分布的平頂光；

所述第一反射鏡用于接收所述均勻分布的平頂光，并將所述均勻分布的平頂光以預設角度入射至所述數字微鏡器件。

所述的平場照明的數字掃描結構光超分辨顯微成像系統，其中，所述數字微鏡器件與所述物鏡之間設置有4f系統、第一透鏡以及雙色片；

所述4f系統用于接收所述稀疏聚焦點陣，并對所述稀疏聚焦點陣中的雜散光進行過濾；