CN111879740A - 基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置 - Google Patents
基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111879740A CN111879740A CN202010671973.3A CN202010671973A CN111879740A CN 111879740 A CN111879740 A CN 111879740A CN 202010671973 A CN202010671973 A CN 202010671973A CN 111879740 A CN111879740 A CN 111879740A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- scanning
- fluorescence
- photon
- light
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010869 super-resolution microscopy Methods 0.000 claims description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000001218 confocal laser scanning microscopy Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000004624 confocal microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/58—Optics for apodization or superresolution; Optical synthetic aperture systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
- G01N2021/6471—Special filters, filter wheel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
- G01N2021/6478—Special lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，包括：照明系统、扫描系统、荧光激发收集系统，激发样品上的荧光信号；去扫描系统，样品反射的荧光信号通过同一光路返回后，出射扫描振镜的荧光光束与扫描系统入射扫描振镜的光束在同一直线上；再扫描系统，所述去扫描系统后的出射光束扩束，再一次导向扫描振镜，实现光子复位；成像系统，接收经再扫描处理后的光束，分别对样品的不同扫描位置成像。由于一个发射光子的真实位置是在激发焦点和探测点之间距离的一半处，本系统在去扫描和再扫描光路中设置二倍的光束扩束，利用光学方法将每一个检测到的光子重新复位到其相对应位置上，得到一个具有更高检测效率和分辨率的图像。
Description
技术领域
基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置属于光学显微测量领域，具体而言，涉及一种利用光子重新分配原理，借助全光学的手段实现高分辨率的显微成像装置。
背景技术
激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)因具有光学切片能力和高的成像对比度而在生物医学检测领域应用广泛。作为一种研究成熟的荧光显微镜，CLSM优秀的成像特性是通过使用具有较高动态范围的探测器和设置共焦探测针孔来实现的。在普通的CLSM中，每个扫描点的探测强度值通过积分探测器来记录，如光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管等；针孔与激发焦点位置同轴共轭，通过将检测到的光照强度赋给相应的激励扫描的位置，从而构造出相应的图像。此后，有研究表明，应用离轴针孔可以进一步提高分辨率。由于面阵探测器存在多个离轴像素点，且有研究表明样品上荧光发射光源的实际位置在激光的焦点和偏离光轴的探测点间的1/2处，在最终图像合成时，结合每个激发扫描位置拍摄到的针孔平面图像及其位置信息。借助面阵探测器和以上的光子复位算法可实现传统显微镜分辨率的提高。
遵循以上原理，有学者提出了图像扫描显微镜，即将激光扫描共聚焦显微镜中作为探测器的光电倍增管(PMT)替换为面阵探测器CCD，基于以上光子复位原理，在后续计算机图像处理中，对探测器的离轴像素点采集到的图像进行移位，即将探测图像移位至激光的焦点和偏离光轴的探测点间距离为一半的位置处，将面阵探测器上每个像素点探测到的光子重新分配到准确位置，对所有移位后的图像叠加后便可得到一个具有更高检测效率和分辨率的图像，最高可达到原始分辨率的两倍。除分辨率的提升外，图像扫描显微镜的设备简单，易于操作，可较好的兼容现有的激光扫描共聚焦显微镜。
由于在原始的图像扫描显微镜中，需要采集每一个像素点的图像，此外每张采集到的图像还需要相应的移位处理，这使得图像扫描显微镜的成像速度十分缓慢，有实验表明对微米级的小图像成像也需耗费数十分钟，后期的图像重建大大限制了其适用性，若能提升图像扫描显微镜的成像速度，将会极大的提升其在生物医学等领域的应用。
发明内容
本发明解决的问题是如何借助光学的手段，在图像扫描显微镜成像的同时完成光子复位的步骤，从而省去后续图像处理时间，一方面大大提升了成像的速度，另一方面也从源头消除了后续处理算法中人为因素而导致光子复位不精准的问题，同时仍保留其两倍分辨率提升的优势。
为解决以上问题，本发明提出一种基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，包括照明系统、扫描系统、荧光激发收集系统、去扫描系统、再扫描系统和成像系统，其中：
照明系统，用于生成多焦点照明光束；
进一步地，本技术方案中，所述照明系统包括激光器和位于其出射光路上的透镜组、微透镜阵列，激光器作为光源，用于生成激光，透镜组用于对激光扩束，调整光束尺寸，微透镜阵列用于接收激光，并在多个微透镜的聚光作用下生成多个平行照明光束，后续对样品进行扫描时，可以提升扫描的效率，提升显微成像装置的成像速度。
扫描系统：接受照明系统产生的多焦点照明光束，通过扫描振镜的偏转实现对样品的扫描；
进一步的，所述扫描系统位于照明系统之后，即多焦点照明光束的输出光路上，荧光激发收集系统之前。
进一步地，本技术方案中，所述扫描系统包括分束镜、扫描振镜、透镜组，扫描振镜用于接收照明系统产生的多焦点光束，透镜组用于调整光束尺寸，反射镜用于改变光路方向，在扫描振镜的偏转作用下多焦点激光光束依次对样品平面进行扫描。
荧光激发收集系统：通过所述扫描系统传递的多焦点照明光束对样品扫描，激发样品上的荧光信号；
进一步地，所述荧光激发收集系统位于所述扫描系统之后。
进一步地，本技术方案中，所述荧光激发收集系统包括反射镜、滤光片、物镜、样品，多焦点照明激光光束通过物镜导向样品，激发样品表面的荧光，该荧光信号经反射后由同一物镜收集，物镜收集到的荧光从该物镜出射，经滤光片后导向去扫描系统，其中，滤光片用于滤除杂散光。
去扫描系统：样品反射的荧光信号通过同一光路返回，并由所述扫描振镜扫描，使得从所述照明系统入射扫描振镜的光束与所述荧光激发系统经扫描振镜出射的光束位置保持一致；
进一步地，本技术方案中，所述去扫描系统位于荧光激发收集系统之后，位于荧光激发收集系统的出射光路上。所述去扫描系统与所述扫描系统包含的光学元件相同，光路行进方向相反。
进一步地，该系统将所述荧光激发收集系统发射的荧光导向所述扫描振镜，由于光束入射扫描振镜和荧光入射扫描振镜时，该扫描振镜具有相同的偏转角度，故荧光光束出射的方向与激光入射扫描振镜的方向相同，即经去扫描系统后，扫描振镜的偏转不影响光束的传播方向，实现了去扫描的效果。
进一步地，去扫描系统的出射光束与入射所述扫描振镜的光束总保持在同一直线上，消除了所述扫描振镜偏转而造成光束位置的偏离，影响成像质量。
在本技术方案中，通过扫描振镜的偏转运动，以此实现多焦点照明光束对样品平面不同位置的扫描，且对样品扫描所激发的荧光信号经相同路径返回到该扫描振镜上时，由于扫描振镜在此相当短的时间内仍保持相同的偏转角度，入射扫描振镜的激光和后续从扫描振镜出射的荧光位置相同，以此实现去扫描偏转的效果，从而保证了成像的效果。
再扫描系统：经所述去扫描系统处理后的出射光束二倍扩束，在反射镜的反射作用下再一次导向扫描振镜，实现光子复位；
进一步地，本技术方案中，再扫描系统位于去扫描系统之后，所述再扫描系统包括透镜组、反射镜。
进一步地，所述透镜组的焦距比为1：2；
进一步地，经去扫描处理后的光束从所述扫描振镜出射，导向反射镜，在反射后的光路中设置一对透镜组对光束进行二倍扩束。由于光束尺寸的扩大，其对应的点扩散函数的尺寸将减小一半，即将整个成像平面中成像点之间的间距缩小到原来的1/2，符合光子复位原理中将探测图像移位至激光的焦点和偏离光轴的探测点间1/2位置处的要求。
进一步地，通过对去扫描系统和再扫描系统中间的光路进行扩束，实现了光子复位的光学实现，即在成像的过程中完成了对探测图像移位的操作，消除了传统图像扫描显微镜中后续计算机图像处理的内容，大大减小成像时间。
成像系统：接收经再扫描处理后的光束，分别对样品的不同扫描位置成像；
进一步地，本技术方案中，所述成像系统包括反射镜、发射滤光片、成像透镜，面阵探测器，反射镜用于改变光路方向，发射滤光片用于滤除荧光以外的杂散光，成像透镜用于将光束聚焦到面阵探测器上进行成像。
本技术方案中，照明系统激光器发出激光，光束经第一透镜组整形后导向微透镜阵列，生成多条平行照明光束，该光束随后被定向到分束镜，经分束镜偏转后定向到扫描振镜，经扫描振镜后的出射光束通过第二透镜组实现扩展，经第一反射镜反射，将光束导向物镜并对样品进行扫描。样品受到激光扫描产生荧光，该荧光由同一物镜采集，并经第一滤光片滤除杂散光后沿入射路径返回，依次经过第一反射镜、第二透镜组、扫描振镜后实现去扫描，去扫描后的光束在分束镜处对荧光和激发光进行分离，分离后的荧光通过第二反射镜后通过焦距比为1：2的透镜组实现二倍扩束，扩束后的光束在第三反射镜的反射后导向相同的扫描系统上完成重扫描，利用第四反射镜改变光路传播方向，并通过第二滤光片滤除杂散光，最后通过成像透镜投射到面阵探测器上成像。
附图说明
图1为本发明实施例中的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置的原理框图；
图2为本发明实施例中的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置的结构示意图
图3为本发明实施例中的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置的光子复位原理示意图
附图标记说明
1-照明系统；101-激光器；102-第一透镜组；103-微透镜阵列；2-扫描系统；201-分束镜；202-扫描振镜；203-第二透镜组；3-荧光激发收集系统；301-第一反射镜；302-第一滤光片；303-物镜；304-样品；4-去扫描系统；5-再扫描系统；501-第二反射镜；502-第三透镜组；503-第三反射镜；6-成像系统；601-第四反射镜；602-第二滤光片；603-成像透镜；604-面阵探测器；
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
参照图1和图2所示，本发明提出了一种基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置包括：
照明系统1，用于生成多焦点照明光束；
扫描系统2，接受照明系统产生的多焦点照明光束，通过扫描振镜的偏转实现对样品的扫描；
荧光激发收集系统3，通过所述扫描系统传递的多焦点照明光束对样品扫描，激发样品上的荧光信号；
去扫描系统4，样品反射的荧光信号通过同一光路返回，并由所述扫描振镜扫描，使得从所述照明系统入射扫描振镜的光束与所述荧光激发系统经扫描振镜出射的光束位置保持一致；
再扫描系统5，经所述去扫描系统处理后的出射光束二倍扩束，在反射镜的反射作用下再一次导向扫描振镜，实现光子复位；
成像系统6，接收经再扫描处理后的光束，分别对样品的不同扫描位置成像；
参照图2，本实施例中的照明系统1包括激光器101和位于其出射光路上的透镜组102、微透镜阵列103。激光器101作为光源，用于生成激光，透镜组102用于对激光扩束，调整光束尺寸，微透镜阵列103用于接收激光，并在多个微透镜的聚光作用下生成多个平行照明光束，后续对样品304进行扫描时，可以提升扫描的效率，提升显微成像装置的成像速度。
参照图2，本实施例中的扫描系统2位于照明系统1之后，包括分束镜201扫描振镜202、透镜组203，扫描振镜202用于接收照明系统1产生的多焦点光束，透镜组203用于调整光束尺寸，在扫描振镜202的偏转作用下多焦点激光光束依次对样品304平面进行扫描。
参照图2，本实施例中的荧光激发收集系统3包括反射镜301、滤光片302、物镜303、样品304，多焦点照明激光光束通过物镜303导向样品304，激发样品304表面的荧光，该荧光信号经反射后由同一物镜303收集，物镜303收集到的荧光后出射，经滤光片302后导向去扫描系统4，其中，滤光片302用于滤除杂散光。
参照图2，本实施例中的去扫描系统4与所述扫描系统2包含的光学元件相同，光路行进方向相反。该系统将所述荧光激发收集系统3发射的荧光导向所述扫描振镜202，由于光束入射扫描振镜202和荧光入射扫描振镜202时，该扫描振镜202具有相同的偏转角度，故荧光光束出射的方向与激光入射扫描振镜202的方向相同，即经去扫描系统后，扫描振镜202的偏转不影响光束的传播方向，实现了去扫描的效果。
参照图2，本实施例中的再扫描系统5包括反射镜501、透镜组502、反射镜503和扫描振镜202。经去扫描处理后的光束从所述扫描振镜202出射，导向反射镜501，在反射后的光路中设置一对透镜组502对光束进行二倍扩束。由于光束尺寸的扩大，其对应的点扩散函数的尺寸将减小一半，即将整个成像平面中成像点之间的间距缩小到原来的1/2，符合光子复位原理中将探测图像移位至激光的焦点和偏离光轴的探测点间1/2位置处的要求，实现光子复位。
参照图3，在图像扫描显微镜中，采用面阵探测器进行成像，为了提高共焦激光扫描显微镜的分辨率，利用每个激发扫描点的不同位置信息对图像进行移位操作，更具体地说，一个发射光子的真实位置是在激发焦点和探测点之间距离的一半处。若将每一个检测到的光子重新复位到其相对应位置上，则可得到一个具有更高检测效率和分辨率的图像。在图3中，上图表示的是样品平面发射光束和激发光束的相对位置，下图表示的是图像平面发射光束和激发光束的相对位置。p表示的是激发光束的位置，s表示图像平面对应的发射光束的真实位置。通过去扫描和随后的重扫描，光束实现二倍扩束，点扩展函数的尺寸对应减小一半，两光束对应位置缩小一半，即在该图中，s＝p*1/2，从而在成像过程中借助光学的方法完成了光子重新分配的内容。
参照图2，本实施例中的成像系统6包括反射镜601、发射滤光片602、成像透镜603，面阵探测器604，反射镜601改变光路方向至发射滤光片602，滤除荧光以外的杂散光后，经成像透镜603将光束聚焦到面阵探测器604上进行成像。
参照图1和图2，在本技术方案中，照明系统1中的激光器101发出激光，光束经透镜组102整形后导向微透镜阵列103，生成多条平行照明光束，该光束随后被定向到分束镜201，经分束镜201偏转后定向到扫描振镜202，经扫描振镜202后的出射光束通过透镜组203实现扩展，经反射镜301反射，在滤光片302过滤作用下将光束导向物镜303并对样品304进行扫描。样品304受到激光扫描产生荧光，该荧光由同一物镜303采集，并经滤光片302滤除杂散光后沿入射路径返回，依次经过反射镜301、透镜组203、扫描振镜202后实现去扫描，去扫描后的光束在分束镜201处对荧光和激发光进行分离，分离后的荧光通过反射镜501后通过焦距比为1：2的透镜组502实现二倍扩束，扩束后的光束在反射镜503的反射后导向相同的扫描系统2上完成重扫描，利用反射镜601改变光路传播方向，并通过滤光片602滤除杂散光，最后通过成像透镜603投射到面阵探测器604上成像。
Claims (8)
1.基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，包括：
照明系统(1)，用于生成多焦点照明光束；
扫描系统(2)，接受照明系统产生的多焦点照明光束，通过扫描振镜的偏转实现对样品的扫描；
荧光激发收集系统(3)，通过所述扫描系统传递的多焦点照明光束对样品扫描，激发样品上的荧光信号；
去扫描系统(4)，样品反射的荧光信号通过同一光路返回，并由所述扫描振镜扫描，使得从所述照明系统入射扫描振镜的光束与所述荧光激发系统经扫描振镜出射的光束位置保持一致；
再扫描系统(5)，经所述去扫描系统处理后的出射光束扩束，在反射镜的反射作用下再一次导向扫描振镜，改变光斑大小，等同于改变探测到的光斑间的相对距离，从而将光子重新定位在成像分辨率最佳的位置，实现光子复位；
成像系统(6)，接收经再扫描处理后的光束，分别对样品的不同扫描位置成像。
2.根据权利要求1所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于照明系统(1)生成多条平行照明光束，该光束随后被定向到分束镜，经分束镜偏转后定向到扫描振镜，经扫描振镜后的出射光束通过第二透镜组实现扩展，经第一反射镜反射，将光束导向物镜并对样品进行扫描；样品受到激光扫描产生荧光，该荧光由同一物镜采集，并经第一滤光片滤除杂散光后沿入射路径返回，依次经过第一反射镜、第二透镜组、扫描振镜后实现去扫描，去扫描后的光束在分束镜处对荧光和激发光进行分离，分离后的荧光通过第二反射镜后和透镜组后实现扩束，扩束后的光束在第三反射镜的反射后导向相同的扫描系统上完成重扫描，利用第四反射镜改变光路传播方向，并通过第二滤光片滤除杂散光，最后通过成像透镜投射到面阵探测器上成像。
3.根据权利要求1所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，所述照明系统(1)中激光的出射光路上设有微透镜阵列，单束激光经过微透镜阵列后分为多束平行激光，可同时对样品进行扫描成像。
4.根据权利要求1所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，所述去扫描系统(4)与所述扫描系统(2)包含的光学元件相同，光路行进方向相反。
5.根据权利要求1所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，所述去扫描系统(4)中，光束入射扫描振镜和荧光入射扫描振镜时，该扫描振镜具有相同的偏转角度，使荧光光束出射的方向与激光入射扫描振镜的方向在同一直线上。
6.根据权利要求2所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，所述再扫描系统(5)中所述第三透镜组的焦距比为1：2，对荧光光束实现二倍扩束。
7.根据权利要求2所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，所述再扫描系统(5)中光束尺寸扩大一倍使得对应的点扩散函数尺寸减小一半，在成像的过程中完成了对探测图像移位的操作，实现光子复位原理。
8.根据权利要求2所述的基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置，其特征在于，所述再扫描系统(5)中扩束后的荧光光束经反射镜反射后，再次入射到扫描振镜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010671973.3A CN111879740A (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010671973.3A CN111879740A (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111879740A true CN111879740A (zh) | 2020-11-03 |
Family
ID=73150676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010671973.3A Pending CN111879740A (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111879740A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112540067A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-23 | 长春理工大学 | 磁悬浮基因生物成像微流控芯片切换装置及其成像方法 |
| CN112946667A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于光子轨道角动量提高激光雷达探测信噪比的滤噪系统 |
| CN116507963A (zh) * | 2020-12-08 | 2023-07-28 | 深圳华大智造科技股份有限公司 | 超分辨检测系统及超分辨检测方法 |
| WO2024087614A1 (zh) * | 2022-10-29 | 2024-05-02 | 深圳大学 | 一种荧光发射比率超分辨成像方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010262176A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Olympus Corp | レーザ走査型顕微鏡 |
| JP2015152836A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | 横河電機株式会社 | 共焦点光スキャナ |
| CN207946356U (zh) * | 2018-03-06 | 2018-10-09 | 华南师范大学 | 基于上转换纳米材料的多焦点结构光照明显微成像装置 |
| CN109884051A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-06-14 | 哈尔滨工业大学 | 基于图像扫描的谐波共焦显微测量方法 |
| CN110941100A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种结合多光子激发的多模式阵列型扫描成像装置 |
| CN110967817A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 基于双微透镜阵列的图像扫描显微成像方法与装置 |
| CN210401823U (zh) * | 2020-02-28 | 2020-04-24 | 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 | 一种基于阵列照明的自适应图像扫描显微装置 |
| CN111077078A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-28 | 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 | 一种结合自适应再扫描技术的双光子显微成像系统 |
-
2020
- 2020-07-14 CN CN202010671973.3A patent/CN111879740A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010262176A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Olympus Corp | レーザ走査型顕微鏡 |
| JP2015152836A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | 横河電機株式会社 | 共焦点光スキャナ |
| CN207946356U (zh) * | 2018-03-06 | 2018-10-09 | 华南师范大学 | 基于上转换纳米材料的多焦点结构光照明显微成像装置 |
| CN109884051A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-06-14 | 哈尔滨工业大学 | 基于图像扫描的谐波共焦显微测量方法 |
| CN110941100A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种结合多光子激发的多模式阵列型扫描成像装置 |
| CN110967817A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 基于双微透镜阵列的图像扫描显微成像方法与装置 |
| CN111077078A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-28 | 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 | 一种结合自适应再扫描技术的双光子显微成像系统 |
| CN210401823U (zh) * | 2020-02-28 | 2020-04-24 | 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 | 一种基于阵列照明的自适应图像扫描显微装置 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| ALISTAIR CURD等: ""Construction of an instant structured illumination microscope"", 《METHODS》 * |
| ANDREW G YORK等: ""Instant super-resolution imaging in live cells and embryos via analog image processing"", 《NATURE METHODS》 * |
| ANDREW G YORK等: "对比文件2补充图片", 《NATURE METHODS》 * |
| INGO GREGOR等: ""Image scanning microscopy"", 《CURRENT OPINION IN CHEMICAL BIOLOGY》 * |
| TAKUYA AZUMA等: ""Super-resolution spinning-disk confocal microscopy using optical photon reassignment"", 《OPTICS EXPRESS》 * |
| 师亚琴等: ""ＣＣＤ探测型共聚焦显微成像横向分辨率优化"", 《激光与光电子学进展》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112540067A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-23 | 长春理工大学 | 磁悬浮基因生物成像微流控芯片切换装置及其成像方法 |
| CN116507963A (zh) * | 2020-12-08 | 2023-07-28 | 深圳华大智造科技股份有限公司 | 超分辨检测系统及超分辨检测方法 |
| CN112946667A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于光子轨道角动量提高激光雷达探测信噪比的滤噪系统 |
| WO2024087614A1 (zh) * | 2022-10-29 | 2024-05-02 | 深圳大学 | 一种荧光发射比率超分辨成像方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6035018B2 (ja) | 連続的な光シートを用いるｓｐｉｍ顕微鏡 | |
| US6088097A (en) | Point-scanning luminescent microscope | |
| US5381224A (en) | Scanning laser imaging system | |
| US7339148B2 (en) | Confocal microscope | |
| JP6596001B2 (ja) | 多焦点多光子イメージングシステム及び方法 | |
| US8749882B2 (en) | Low numerical aperture exclusion imaging | |
| CN110596059B (zh) | 光学超分辨显微成像系统 | |
| CN103339547A (zh) | 扫描显微镜和用于物体的光显微成像的方法 | |
| US20100053743A1 (en) | Apparatus for real-time three-dimensional laser scanning microscopy, with detection of single- and multi-photon fluorescence and of higher order harmonics | |
| CN111273433A (zh) | 一种高速大视场数字扫描光片显微成像系统 | |
| CN111879740A (zh) | 基于光子复位技术的全光学超分辨显微装置 | |
| CN113624666B (zh) | 一种基于点阵激光扫描的流式成像系统 | |
| JP2012237647A (ja) | 多焦点共焦点ラマン分光顕微鏡 | |
| CA2973361A1 (en) | Multichannel line scan sted microscopy, method and device | |
| CN110967817A (zh) | 基于双微透镜阵列的图像扫描显微成像方法与装置 | |
| US11194142B2 (en) | Microscope having three-dimensional imaging capability and three-dimensional microscopic imaging method | |
| JP7090930B2 (ja) | 超解像光学顕微イメージングシステム | |
| Qu et al. | Recent progress in multifocal multiphoton microscopy | |
| CN109870441B (zh) | 基于移频的三维超分辨光切片荧光显微成像方法和装置 | |
| Ulrich et al. | Compact multiphoton/single photon laser scanning microscope for spectral imaging and fluorescence lifetime imaging | |
| CN211785127U (zh) | 光学超分辨显微成像系统 | |
| CN115656129A (zh) | 一种荧光发射比率超分辨成像方法 | |
| CN111650739B (zh) | 基于dmd的单帧曝光快速三维荧光成像系统及方法 | |
| CN113325563A (zh) | 一种具有大视场的多色三维超分辨膨胀显微镜系统 | |
| US20240045188A1 (en) | Confocal microscope with photon re-allocation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201103 |