[发明专利]一种双光束光片照明显微扫描成像方法及显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，特别涉及一种双光束光片照明显微扫描成像方法及显微镜。

背景技术

光片照明显微镜是利用微米级的激发光薄片激发样品的荧光，用全场探测的方式实现样品的快速荧光信号探测。光片照明显微成像采用了线状照明取代传统的点扫描成像方式，因此它具有更高的成像速率，更高的信噪比以及更低的光漂白光毒性效应，适用于数小时甚至数天的活体生物成像。

传统共聚焦光片照明显微成像技术受限于成像器件的曝光模式，这种扫描方式无法做到满帧速率的读出，且不能利用回程扫描的光束，因此极大限制了成像速率，进而限制了整体系统的成像速率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升成像速率光片照明显微成像技术。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双光束光片照明显微扫描成像方法，包括以下步骤：

将同一光源输出的扫描激光分为第一方向扫描激光和第二方向扫描激光；

所述第一方向扫描激光和所述第二方向扫描激光垂直投射在样品上，激发样品荧光；且所述第一方向扫描激光与所述第二方向扫描激光的投射方向相反；

探测收集样品上激发的荧光并曝光成像；

移动样品，重复上述过程直到扫描获取完整的样品图像；

其中，所述第一方向扫描激光与所述第二方向扫描激光同步扫描，且扫描速度一致；

所述第一方向扫描激光与所述第二方向扫描激光的投射方向为x轴方向；所述第一方向扫描激光与所述第二方向扫描激光的扫描方向为y轴方向；样品的荧光采集方向为z轴方向；

所述第一方向扫描激光与所述第二方向扫描激光的扫描初始位置为扫描阵面的中线处；所述第一方向扫描激光与所述第二方向扫描激光的扫描方向相反。

进一步地，所述第一方向扫描激光自扫描阵面中线开始，沿y轴正向扫描，在扫描阵列的y轴正向边缘折返，沿y轴负向扫描，直至完成扫描阵面内的图像扫描；所述第二方向扫描激光自扫描阵面中线开始，沿y轴负向扫描，在扫描阵列的y轴负向边缘折返，沿y轴正向扫描，直至完成扫描阵面内的图像扫描。

进一步地，分别对第一方向扫描激光和第二方向扫描激光激发的样品荧光进行曝光输出的样品图像进行傅立叶变换，获取频域分布；将两个图像进行基于频域分布的权重叠加，输出样品图像。

进一步地，所述第一方向扫描激光自扫描阵面中线开始，沿y轴正向扫描，直至完成扫描阵面中线一侧的图像扫描；所述第二方向扫描激光自扫描阵面中线开始，沿y轴负向扫描，直至完成扫描阵面中线另一侧内的图像扫描。

进一步地，投射在样品上的所述扫描激光呈线状。

一种双光束光片照明显微镜，其特征在于，包括：

照明单元，用于产生基于同光源的两路扫描激光并投射到样品相对的两侧面上；

探测成像单元，用于探测收集扫描激光激发的样品荧光并曝光成像；

控制单元，产生控制时序，控制照明单元进行扫描动作；同时控制探测成像单元进行荧光探测和图像曝光，并将两路扫描激光激发样品荧光产生的两幅图像进行图像叠加，获取完整图像；

其中，所述控制单元设置样品移动结构，用于承载和移动样品。

进一步地，所述照明单元包括：光源；

分光结构，将光源输出的光信号分为两路等光强的两束扫描激光；

光路转换结构，转换光路，将两路扫描光信号垂直投射在样品相对的两侧面上；

其中，所述光路转换结构设置倒像装置，使一路所述扫描激光产生倒像。

进一步地，所述探测成像单元包括：图像传感器；所述图像传感器为两块，分别探测收集两路扫描激光激发的样品荧光，并进行曝光成像，输出图像数据。

进一步地，所述控制单元包括：控制器；所述控制器接收图像数据，进行图像重构；并生成控制时序，控制光源进行扫描动作；同时，驱动样品移动结构动作，移动承载样品；其中，图像重构是先将两路扫描激光激发样品荧光产生的两幅图像进行傅立叶变换，获取频域分布；再将两个图像进行基于频域分布的权重叠加，输出样品图像。

进一步地，所述光源还包括：声光可调滤波器ATOF；所述ATOF连接在所述光源与分光结构之间，控制光源通断。