超分辨成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超分辨成像系统，包括：成像结构，其按照对样品扫描成像传输方向依次包括：远心镜头、筒镜和扫描镜头，所述远心镜头用以将位于其焦平面上的样品发射或反射的光准直；面阵探测器，其像素尺寸不大于所述扫描镜头的出瞳直径，从所述扫描镜头射出的平行光束被所述面阵探测器接收，从而获得样品的超分辨图像；其中，所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离以可调节的方式设置，以便于增大所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离来提高扫描成像的分辨率。该成像系统既能够提高横向分辨率，提高探测效率，又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。率。率。

【技术实现步骤摘要】
超分辨成像系统


[0001]本技术涉及显微镜成像
更具体地说，本技术涉及一种超分辨成像系统。

技术介绍

[0002]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)，以及扫描镜头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镜头出来的都是平行光，即增加扫描镜头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镜头出来的都不再是平行光。扫描镜头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。

技术实现思路

[0003]本技术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。
[0004]本技术还有一个目的是提供一种超分辨成像系统，该成像系统既能够提高横向分辨率，提高探测效率，又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。
[0005]为了实现本技术的这些目的和其它优点，提供了一种超分辨成像系统，包括：
[0006]成像结构，其按照对样品扫描成像传输方向依次包括：远心镜头、筒镜和扫描镜头，所述远心镜头用以将位于其焦平面上的样品发射或反射的光准直；
[0007]面阵探测器，其像素尺寸不大于所述扫描镜头的出瞳直径，从所述扫描镜头射出的平行光束被所述面阵探测器接收，从而获得样品的超分辨图像；
[0008]其中，所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离以可调节的方式设置，以便于增大所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离来提高扫描成像的分辨率。
[0009]优选的是，所述的超分辨成像系统，在所述扫描镜头和所述面阵探测器之间还设置有：
[0010]透镜阵列，其设置在所述面阵探测器的前面，且所述透镜阵列中的透镜与所述面阵探测器的像素一一对应，尺寸相同；
[0011]针孔阵列，其设置在所述透镜阵列和所述面阵探测器之间，所述针孔阵列中的针孔与所述透镜阵列中的透镜一一对应，并位于所述透镜阵列中透镜的焦平面上，用以阻挡
杂散光，从所述扫描镜头射出的平行光束经所述透镜阵列汇聚后并经过所述针孔阵列被所述面阵探测器接收。
[0012]优选的是，所述的超分辨成像系统，扫描成像的横向分辨率由下列公式计算获取：
[0013]其中，r为横向分辨率，L
扫
‑
探
为所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离，f
扫
为所述扫描镜头的焦距，f
筒
为所述筒镜的焦距，f
远
为所述远心镜头的焦距，NA
远
为所述远心镜头的数值孔径。
[0014]优选的是，所述的超分辨成像系统，还包括：
[0015]三维平移台，其上放置样品，所述三维平移台带动所述样品沿X方向、Y方向和Z方向移动。
[0016]优选的是，所述的超分辨成像系统，在所述扫描镜头和所述透镜阵列之间设置有XY扫描振镜，以便于扫描位于所述三维平移台上的样品。
[0017]优选的是，所述的超分辨成像系统，所述三维平移台上的样品被激发光激发后发射荧光，样品发射的荧光经过所述远心镜头成像。
[0018]优选的是，所述的超分辨成像系统，还包括：
[0019]光源，其用以激发所述样品的荧光；
[0020]准直镜，其用以对从光源输出的激发光光进行准直，变成准直的激发光；
[0021]二色分光镜，其设置在所述XY扫描振镜和所述透镜阵列之间，准直的激发光经所述二色分光镜导入荧光光路，以便于对位于所述三维平移台上的样品进行激发。
[0022]优选的是，所述的超分辨成像系统，还包括一发射滤光镜，其设置在所述透镜阵列的前面，用以将其它波段的杂光过滤掉，使所述面阵探测器只接收样品发射的荧光。
[0023]优选的是，所述的超分辨成像系统，所述面阵探测器为光电探测器，光电探测器接收被激发的样品发射的荧光并将其转为电信号；在所述远心镜头和所述筒镜之间还设置有反射镜，以便于改变成像方向。
[0024]优选的是，所述的超分辨成像系统，所述面阵探测器的像素尺寸是所述扫描镜头出瞳直径的1倍，或者是所述扫描镜头出瞳直径的1/2，或者是所述扫描镜头出瞳直径的1/3，或者是所述扫描镜头出瞳直径的1/4。
[0025]本技术至少包括以下有益效果：本技术由于设置了远心镜头、筒镜、扫描镜头和面阵探测器，且所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离以可调节的方式设置。远心镜头能够将位于其焦平面上的样品发射或反射的光准直，这样从远心镜头焦点处，或位于焦点上面下面发出的光经过远心镜头后都是平行光，位于焦点处的光经过远心镜头后的平行光平行于光轴，位于焦点上面下面的光经过远心镜头后与光轴会有一个夹角，且所述面阵探测器的像素尺寸不大于所述扫描镜头的出瞳直径，这样位于焦点处，或位于焦点上面下面的光经过远心镜头、筒镜和扫描镜头后的平行光能被面阵探测器接收，既提高了横向分辨率，又提高了探测效率，当增大所述扫描镜头和所述面阵探测器的距离时也能够提高图像横向分辨率和轴向分辨率，这样可获取到超分辨图像。
[0026]本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0027]图1为本技术其中一实施例中超分辨成像系统的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0029]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0030]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超分辨成像系统，其特征在于，包括：成像结构，其按照对样品扫描成像传输方向依次包括：远心镜头、筒镜和扫描镜头，所述远心镜头用以将位于其焦平面上的样品发射或反射的光准直；面阵探测器，其像素尺寸不大于所述扫描镜头的出瞳直径，从所述扫描镜头射出的平行光束被所述面阵探测器接收，从而获得样品的超分辨图像；其中，所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离以可调节的方式设置，以便于增大所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离来提高扫描成像的分辨率。2.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，在所述扫描镜头和所述面阵探测器之间还设置有：透镜阵列，其设置在所述面阵探测器的前面，且所述透镜阵列中的透镜与所述面阵探测器的像素一一对应，尺寸相同；针孔阵列，其设置在所述透镜阵列和所述面阵探测器之间，所述针孔阵列中的针孔与所述透镜阵列中的透镜一一对应，并位于所述透镜阵列中透镜的焦平面上，用以阻挡杂散光，从所述扫描镜头射出的平行光束经所述透镜阵列汇聚后并经过所述针孔阵列被所述面阵探测器接收。3.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，扫描成像的横向分辨率由下列公式计算获取：其中，r为横向分辨率，L
扫
‑
探
为所述扫描镜头和所述面阵探测器之间的距离，f
扫
为所述扫描镜头的焦距，f
筒
为所述筒镜的焦距，f
远
为所述远心镜头的焦距，NA
远
为所述远心镜头的数值孔径...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖博，王继光，李永红，
申请(专利权)人：北京世纪桑尼科技有限公司，
类型：新型
国别省市：