[发明专利]高分辨率显微成像系统

说明书

本发明公开了一种高分辨率显微成像系统，包括光源、第一聚焦透镜、第一针孔、准直透镜、激发滤光片、双色镜、二维扫描器、扫描镜、管镜、物镜、成像样品、发射滤光片、第二聚焦透镜、第二针孔、探测器及图像处理器；其中，光源投射出模式交替的激发光，由图像处理器获取探测器接收到的荧光信号，并利用预设的成像算法，计算得到成像样品对应的高分辨率图像数据。该系统可以适用于活细胞动态成像。

技术领域

本发明涉及光学显微成像领域，尤其涉及一种高分辨率显微成像系统。

背景技术

目前，远场光学显微镜已经成为生命科学领域广泛应用的重要工具，但由于光学衍射极限的限制，一般可见光成像最高分辨率仅能达到约200nm，而生命科学的发展对光学成像系统及其分辨率提出了越来越高的要求，迫切需要超衍射极限分辨率的显微成像新技术。

在现有技术中，有人提出并验证了一种新的突破衍射极限显微成像方法--STED(Stimulated Emission Depletion，激发射耗尽显微技术)。该技术利用聚焦的实心激发光使基态粒子跃迁到激发态，随后聚焦的空心的STED光照射样品，引起受激发射，消耗了荧光态上的粒子，通过光谱滤波技术滤除受激发射光波，记录空心区域粒子发射的荧光信号，空心区域小于衍射极限，实现突破衍射极限，空心区域越小，分辨率越高。理论上该方法的空间分辨率可以无限小，但空心的STED光功率高，对生物样品损伤较大，特别是活细胞，因此，不适合活细胞动态成像。

发明内容

本申请提供了一种高分辨率显微成像系统，可以适用于活细胞动态成像。

具体的，上述系统包括光源、第一聚焦透镜、第一针孔、准直透镜、激发滤光片、双色镜、二维扫描器、扫描镜、管镜、物镜、成像样品、发射滤光片、第二聚焦透镜、第二针孔、探测器及图像处理器；

所述光源用于投射出模式交替的激发光，所述激发光依次穿过所述第一聚焦透镜、所述第一针孔及所述准直透镜后形成平行光；

所述平行光穿过所述激发滤光片后，照射于所述双色镜，由所述双色镜透射出透射激发光，以及反射出荧光信号；

所述透射激发光依次穿过所述二维扫描器、所述扫描镜、所述管镜、所述物镜后，汇聚到所述成像样品；

所述荧光信号依次穿过所述发射滤光片、所述第二聚焦透镜及所述第二针孔后，由所述探测器接收；

所述图像处理器获取所述探测器接收到的荧光信号，并利用预设的成像算法，计算得到所述成像样品对应的高分辨率图像数据。

本发明所提供的高分辨率显微成像系统，采用模式交替的激发光作为光源，并通过探测器来接收光源分束后生成的荧光信号，利用预设的成像算法，计算得到成像样品对应的高分辨率图像数据，从而重构出高分辨率图像，其中，由于汇聚在成像样品上的透射激发光作为一种空心光不需要引发受激发射，因此本发明中汇聚在成像样品上空心光能量很小；同时，本发明中的光源可以交替激发出空心光与实心光，并相应交替记录荧光信号，不需要单独利用实心光扫描获取一幅图像，再单独利用空心光扫描获取一幅图像，然后两幅图像相减，即两次扫描图像相减，因此本发明方法成像速度更快，时间同步性更好。综上，本发明所提供的系统能够适用于活细胞动态成像，且具有较好的成像性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中高分辨率显微成像系统的结构示意图；

图2a与图2b为本发明实施例中光源310投射出的激发光的脉冲示意图；

图3a与图3b为本发明实施例中探测器315接收荧光信号的时序示意图；