公开了产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统(200)。在一个实施方式中，产生无衍射光图样化贝塞尔片(PBS)的方法包括：使输入光束透射通过傅里叶变换透镜(107、206、1006、1106)，其中，输入光束在第一平面处具有空间强度图样，并且在傅里叶变换透镜(107、206、1006、1106)之后形成有傅立叶平面用以获得第一光束；使第一光束透射通过布置在傅立叶变换透镜(107、206、1006、1106)之后的傅里叶平面处的环带掩模板(207、407、1107、1108)以获得第二光束；以及然后使第二光束透射通过激发物镜(109、208、408、1109、1308)以形成无衍射图样化光片。在一个实施方式中，产生无衍射光线性贝塞尔片(LBS)的方法包括：使输入光束在第一平面处透射通过布置在第一平面处的环带掩模板(207、407、1107、1108)以获得第一光束，其中，在第一平面处，输入光束沿着第一方向的强度分布比沿着垂直于第一方向的第二方向的强度分布窄；以及然后使第一光束透射通过激发物镜(109、208、408、1109、1308)以形成无衍射贝塞尔光片。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统相关申请本申请要求于2015年5月22日提交的美国临时申请No.62/179,928的优先权和权益，所述申请的全部内容通过参引并入到本文中。
本申请涉及产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统。
技术介绍
在光片(LS)显微镜中，激发物镜(excitationobjective)和图像采集器沿着光路彼此成直角。可以使用柱面透镜或通过扫描聚焦光束来产生光片。荧光图像通过物镜聚焦在LS上，并且由快速灵敏的相机在宽视场中检测。由于其快速的宽视场检测和减少的光毒性，LS显微镜近来受到了极大的关注。对于高轴向分辨率成像，LS必须尽可能薄，同时在视场(FOV)上保持均匀的厚度。遗憾的是，由于衍射而不能对(高斯)激光束独立地优化，并且需要在FOV的厚度与长度之间进行折衷。Betzig组引入了无衍射(ND)贝塞尔光束来解决这种折衷。最近，他们引入了“LatticeLight-SheetMicroscopy”(LLSM，晶格光片显微镜)。晶格光片的关键是在照明物镜的前焦平面中产生期望的晶格图样。图1示出了使用空间光调制器(SLM)和固定的环带圈掩模板产生晶格光片的系统100的简化示意图。如图1中所示，来自光纤出口101的激光束通过准直透镜102和一对柱面透镜103和104。然后，光束被空间光调制器106反射，并在通过傅里叶变换透镜107之前由偏振光束分离器105分离。在通过布置在后光瞳平面处的固定的环带掩模板108和激发物镜109之后，产生期望的晶格光片110。在它们的实施中，空间晶格图样由SLM106产生，并且固定的单圈的环带孔108被放置在晶格图样的傅里叶平面中以实现ND贝塞尔特性。他们能够获得片厚度为约300nm和FOV为15μm的优质图像。对于多色成像，随着波长改变，优化用于该波长的不同的晶格图样必须被加载至SLM。这种晶格图样的快速改变只能使用二元铁电SLM来完成，由于其操作要求，二元铁电SLM必须用作为主时钟。
技术实现思路
本申请提供了产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统。在第一方面中，本申请提供了一种产生无衍射光图样化的贝塞尔片(PBS)的方法和一种产生用于多色荧光显微镜的无衍射光PBS的系统。所述产生无衍射光PBS的方法包括：使输入光束透射通过傅里叶变换透镜，其中，所述输入光束在第一平面处具有空间强度图样，并且在所述傅里叶变换透镜之后形成傅立叶平面以获得第一光束；使所述第一光束透射通过布置在所述傅立叶变换透镜之后的所述傅里叶平面处的环带掩模板以获得第二光束；然后使所述第二光束透射通过激发物镜以形成无衍射图样化光片。所述产生用于多色荧光显微镜的多色无衍射光PBS的系统包括：第一光学装置，所述第一光学装置配置成通过使具有多于一个波长的光束透射通过第一平面处的图样掩模板以成形所述光束从而获得图样化光束；傅里叶变换透镜，所述傅里叶变换透镜布置在所述图样掩模板之后，所述图样化光束投射通过所述傅里叶变换透镜，其中，所述傅里叶变换透镜具有位于所述傅里叶变换透镜之后的傅立叶平面；环带掩模板，所述环带掩模板布置在所述傅里叶变换透镜之后的所述傅立叶平面处；激发物镜，所述激发物镜布置在所述环带掩模板之后，并且配置成形成用于不同波长的无衍射图样化光片；以及检测物镜，所述检测物镜布置成垂直于所述无衍射光片，并被配置成在成像装置处形成荧光图像。在第二方面中，本申请提供了一种产生无衍射光线贝塞片(LBS)的方法和一种产生用于多色荧光显微镜的无衍射光LBS的系统。产生无衍射光LBS的方法包括：使输入光束在第一平面处透射通过布置在所述第一平面处的环带掩模板以获得第一光束，其中，在所述第一平面处，所述输入光束沿着第一方向的强度分布比沿着垂直于所述第一方向的第二方向的强度分布窄；以及然后使所述第一光束透射通过激发物镜以形成无衍射贝塞尔光片。产生用于多色荧光显微镜的无衍射光LBS的系统包括：第一光学装置，所述第一光学装置配置成通过使具有多于一个波长的光束透射通过第一平面处的单缝掩模板以成形所述光束从而获得第一光束；傅里叶变换透镜，所述傅里叶变换透镜布置在所述单缝掩模板之后，并且配置成使所述第一光束透射以获得第二光束，其中，所述傅里叶变换透镜具有位于所述傅里叶变换透镜之后的傅立叶平面；环带掩模板，所述环带掩模板布置在所述傅里叶变换透镜之后的所述傅立叶平面处；激发物镜，所述激发物镜布置在所述环带掩模板之后，并且配置成形成用于不同波长的无衍射光片；以及检测物镜，所述检测物镜垂直于所述无衍射光片而布置并且配置成在成像装置处形成荧光图像。根据本申请，说明了晶格周期图样不是产生ND光片所必需的。在本公开中，提供了产生ND图样化光片的新的方法和系统，所述方法和系统降低了多色荧光显微镜系统的成本和复杂性。还提供了产生ND非图样化光片的方法和系统。附图说明图1示出了现有技术中使用SLM和固定的环带圈掩模板产生晶格光片的系统的示例性示意图；图2a示出了根据本申请的实施方式的用于产生光图样化贝塞尔片(PBS)的系统的示例性示意图；图2b和图2c示出了可应用于图2a的系统的两个掩模板图样和相应的结果的示例；图2d和图2e示出了可应用于图2a的系统的实验产生的不同波长的光PBS；图3示出了根据本申请的实施方式的通过缩放至波长的环带产生不同波长的光PBS的示例；图4a示出了根据本申请的实施方式的利用可切换的环带圈的PBS显微镜的示例性系统示意图；图4b示出了如图4a中所示的PBS成像中使用的触发序列；图5示出了根据本申请的实施方式的用于使用电动滤光轮在两个环带圈掩模板之间快速切换的示例；图6示出了根据本申请的实施方式在同一物理掩模板上放置多于一个圈的示例；图7示出了根据本申请的实施方式的具有两个圈状带通滤光器的掩模板。图8示出了根据本申请的实施方式的使用LCD面板或透射式空间光调制器作为可切换的环带圈的PBS显微镜的示例性系统示意图；图9示出了根据本申请的实施方式的利用用于同步多色成像的滤光器组和固定环带的PBS显微镜的示例性系统示意图；图10示出了根据本申请的实施方式的使用3LCD投影仪模块的系统的示例性结构；图11a示出了根据本申请的实施方式的用于产生光线性贝塞尔片(LBS)的系统的示例性示意图；图11b和图11c示出了可应用于图11a的系统的两个掩模板图样和相应的结果的示例；图11d和图11e示出了可应用于图11a的系统的实验产生的不同波长的LBS；图11f示出了可应用于图11a的系统的高斯光束LBS1和LBS2的测量的轴向轮廓；图12示出了根据本申请的实施方式的通过固定环带产生不同波长的LBS的示例；图13a示出了根据本申请的实施方式的LBS显微镜的示例性系统示意图；图13b示出了在如图13a中所示的LBS成像中使用的触发序列；图14示出了根据本申请的实施方式的使用单个柱面透镜且没有单缝的LBS显微镜的示例性系统示意图；以及图15示出了根据本申请的实施方式的使用棱镜对的LBS显微镜的示例性系统示意图。具体实施方式在下文中，将参照附图和实施方式进一步对本申请做详细的说明。应当理解，本文描述的具体实施方式旨在说明相关专利技术，而不是限制专利技术。此外，应当注意，为了便于描述，在附图中仅示出了与本专利技术相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种产生无衍射光图样化贝塞尔片(PBS)的方法，包括：使输入光束透射通过傅里叶变换透镜以获得第一光束，其中，所述输入光束在第一平面处具有空间强度图样；使所述第一光束透射通过布置在形成于所述傅立叶变换透镜之后的傅里叶平面处的环带掩模板以获得第二光束；以及使所述第二光束透射通过激发物镜以形成无衍射图样化光片。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.22 US 62/179,9281.一种产生无衍射光图样化贝塞尔片(PBS)的方法，包括：使输入光束透射通过傅里叶变换透镜以获得第一光束，其中，所述输入光束在第一平面处具有空间强度图样；使所述第一光束透射通过布置在形成于所述傅立叶变换透镜之后的傅里叶平面处的环带掩模板以获得第二光束；以及使所述第二光束透射通过激发物镜以形成无衍射图样化光片。2.一种产生无衍射光线性贝塞尔片(LBS)的方法，包括：使输入光束在第一平面处透射通过布置在所述第一平面处的环带掩模板以获得第一光束，其中，在所述第一平面处，所述输入光束沿着第一方向的强度分布比沿着垂直于所述第一方向的第二方向的强度分布窄；以及使所述第一光束透射通过激发物镜以形成无衍射贝塞尔光片。3.一种产生用于多色荧光显微镜的无衍射光图样化贝塞尔片(PBS)的系统，包括：第一光学装置，所述第一光学装置配置成通过使具有多于一个波长的光束透射通过第一平面处的图样掩模板而成形所述光束从而获得图样化光束；傅里叶变换透镜，所述傅里叶变换透镜布置在所述图样化光束所投射通过的所述图样掩模板之后，其中，所述傅里叶变换透镜具有位于所述傅里叶变换透镜之后的傅立叶平面；环带掩模板，所述环带掩模板布置在所述傅里叶变换透镜之后的所述傅立叶平面处；激发物镜，所述激发物镜布置在所述环带掩模板之后，并且配置成形成用于不同波长的无衍射图样化光片；以及检测物镜，所述检测物镜垂直于所述无衍射光片而布置、并且配置成在成像装置处形成荧光图像。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述图样掩模板是具有用于不同的波长的固定图样形状的掩模板。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述环带掩模板被固定用于不同的波长。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述固定的环带掩模板是具有多个不同尺寸的环带圈的...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷明德，杜胜望，赵腾，刘诗翔，王莹，苏育棉，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81
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