[发明专利]超分辨三维扫描成像系统

说明书

本发明公开了一种超分辨三维扫描成像系统，包括：三维平移台，其用以放置样品；无限远校正光学系统，其按照对样品扫描成像的传输方向依次包括物镜、角度放大器和第一聚焦透镜，角度放大器靠近物镜设置；圆形针孔，其位于第一聚焦透镜的焦点处，经第一聚焦透镜汇聚后的光穿过圆形针孔，被探测器接收，以便获得样品的超分辨图像；其中，物镜和第一聚焦透镜之间的距离以可调节的方式设置，以便于增大物镜和第一聚焦透镜的距离时减少位于物镜非焦点、并经过物镜的光穿过圆形针孔。该成像系统既能够减少位于物镜的非焦点、并经过物镜的光穿过圆形针孔，也能够突破光轴方向的光学衍射极限，增加光轴上的轴向分辨率。

技术领域

本发明涉及显微镜成像技术领域。更具体地说，本发明涉及一种超分辨三维扫描成像系统。

背景技术

现在，三维扫描成像的应用越来越普遍。但是，目前的共聚焦成像系统只能在垂直方向上改变显微物镜的位置，或者改变样品的位置，以实现对样品的三维扫描成像。对于单点扫描共聚焦或现有超分辨的光路来说，物镜和筒镜的距离是固定的(大概200mm)，以及扫描透镜和聚焦透镜的距离也是200mm左右，因此，所有的人都认为系统的Z像分辨率仅由物镜的数值孔径NA和针孔的大小决定。发光点位于物镜焦点时，其发射的光从物镜和扫描透镜出来的都是平行光，即增加扫描透镜和聚焦透镜的距离不会影响穿过针孔的比例，即探测器得到信号强度始终保持一致。物镜和筒镜的距离不能随意增加，两者的距离一般为两者的焦距的和。但是，当发光点在物镜焦点的前后时，其发射的光从物镜和扫描透镜出来的都不再是平行光。扫描透镜和聚焦透镜的距离越大，与物镜焦点的距离小于物镜的轴向分辨率的发光点发射的光穿过针孔的比例越小，即探测器得到信号强度越来越弱。当距离足够大时，可认为任何不在焦点上的发光点发射的光都不能穿过针孔，即探测器得到信号强度约等于0。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种超分辨三维扫描成像系统，该成像系统既能够减少位于物镜的非焦点、并经过所述物镜的光穿过圆形针孔，也能够突破光轴方向的光学衍射极限，增加光轴上的轴向分辨率。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超分辨三维扫描成像系统，包括：

三维平移台，其用以放置样品；

无限远校正光学系统，其按照对样品扫描成像的传输方向依次包括物镜、角度放大器和第一聚焦透镜，所述角度放大器靠近所述物镜设置；

圆形针孔，其位于所述第一聚焦透镜的焦点处，经所述第一聚焦透镜汇聚后的光穿过所述圆形针孔，被探测器接收，以便获得样品的超分辨图像；

其中，所述物镜和所述第一聚焦透镜之间的距离以可调节的方式设置，以便于增大所述物镜和所述第一聚焦透镜的距离时减少位于所述物镜非焦点、并经过所述物镜的光穿过所述圆形针孔。

优选的是，所述的超分辨三维扫描成像系统，在所述物镜和所述角度放大器之间，按照对所述样品扫描成像传输方向还依次设置有筒镜、扫描透镜和XY扫描振镜，以便于逐点扫描位于所述三维平移台上的样品。

优选的是，所述的超分辨三维扫描成像系统，所述三维平移台上的样品被激光激发后发射荧光，样品发射的荧光经过所述物镜成像。

优选的是，所述的超分辨三维扫描成像系统，还包括：

光纤，其用以传输激光；

准直镜，其对从光纤输出的激光进行准直，变成准直的激光；

二色分光镜和第二聚焦透镜，准直的激光依次经过所述二色分光镜和所述第二聚焦透镜后，再依次经过所述圆形针孔、所述第一聚焦透镜、所述角度放大器、所述XY扫描振镜、所述扫描透镜、所述筒镜和所述物镜，然后对位于所述三维平移台上的样品进行激光激发；