[发明专利]基于线偏振调制的扫描显微镜

说明书

本发明提供的基于线偏振调制的扫描显微镜，通过所述线偏振调制机构对所述激光光束进行调制后形成偏振状态为X方向线偏光照明，并生成I_X‑ill的共聚焦扫描图像；再对所述激光光束进行调制形成与所述X方向线偏光照明相垂直的Y方向线偏光照明，生成I_Y‑ill的共聚焦扫描图像，所述计算机根据所述I_X‑ill的共聚焦扫描图像及所述I_Y‑ill的共聚焦扫描图像计算所述最终的共聚焦扫描图像，本发明提供的扫描显微镜，采用基于垂直线偏振光照明的中空点扩散函数生成技术，由于中空点扩散函数与传统圆偏振照明的实心共聚焦点扩散函数的外围基本无差异，通过该中空点扩散函数可消去圆偏振照明的实心共聚焦点扩散函数的外围而不会使成像产生图像畸变，并能提高图像的分辨率。

技术领域

本发明涉及一种光学显微成像技术，尤其涉及一种基于线偏振调制的扫描显微镜。

背景技术

激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)可以用来对样本进行高信噪比的三维成像。由于其无损光学成像能力，尤其适用于活体成像，目前CLSM已经成为在生命科学领域中研究生物样本的必备研究工具。但是受制于衍射极限，通常的CLSM的横向分辨率在200nm左右。近几十年来，涌现出了很多种超越衍射极限的远场超分辨光学显微镜，比如说PALM、STORM、SIM、STED等，它们将光学显微镜的分辨率提高到100nm或者更高。但是这些超分辨技术或成本较高，或光学系统极为复杂，或成像及数据处理时间超长，或受制于依赖于特殊的荧光染料和特殊的样本制备，这些因素都制约了超分辨技术的推广，所以更加通用且成本较低的超分辨技术仍是目前的研究热点。

通过点扩散函数相减是一种有效的提高共聚焦显微系统分辨率的方法，并且这种方法光学系统比较简单，数据处理速度也很快。点扩散函数相减的方法主要是一个实心的点扩散函数减去一个空心点扩散函数，通过中空点扩散消去实心点扩散函数的外围以获得半高全宽更小的有效点扩散函数。目前有多种方式生成中空点扩散函数，包括：(1)通过圆偏振光在物镜光瞳上进行相位调制的方式实现了中空光斑的生成；(2)利用角向偏振光生成中空点扩散函数。在点扩散函数相减的过程中，一个显著的问题是如果减项过大，在有效点扩散函数中将出现负值，一般的处理方式是将负值部分设为零，但是，这种处理方式将使图像畸变，出现这种问题的原因是中通过偏振调制产生的中空点扩散函数与实心点扩散函数的外围存在区别。

发明内容

有鉴如此，有必要提供一种基于线偏振调制的扫描显微镜，旨在解决现有技术中提供的共聚焦显微系统在提高其图像分辨率的同时而使得其但是其图像畸变的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:

一方面，本发明提供的基于线偏振调制的扫描显微镜，包括

包括：激光器、光束整形透镜、线偏振调制机构、分光模块、X-Y扫描振镜、扫描透镜、筒镜、物镜、探测透镜、探测器及计算机，所述计算机电性连接所述探测器及所述线偏振调制机构；

所述激光器出射的激光光束依次经所述光束整形透镜、所述线偏振调制机构、所述分光模块、所述X-Y扫描振镜、所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发样品产生荧光；所述荧光再依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜、所述X-Y扫描振镜、所述分光模块、所述探测透镜后被所述探测器探测，所述探测器将探测的光信号转换为电信号并将所述电信号传输至所述计算机，所述计算机根据所述电信号生成最终的共聚焦扫描图像；其中：

所述计算机控制所述线偏振调制机构，使所述激光光束经所述线偏振调制机构调制后形成偏振状态为X方向线偏光照明，生成I_X-ill的共聚焦扫描图像；

所述计算机控制所述线偏振调制机构，使所述激光光束经所述线偏振调制机构调制后形成与所述X方向线偏光照明相垂直的Y方向线偏光照明，生成I_Y-ill的共聚焦扫描图像；