[发明专利]一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统及成像方法

说明书

本发明提供了一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统及方法，在激光点扫描共聚焦成像照明光路中引入液晶空间光调制器和径向偏振转换器，通过径向偏振转换器在照明光路中引入径向偏振光，先在液晶空间光调制器上引入均匀相位，进行一次共聚焦成像，得到第一图像；再在液晶空间光调制器上引入0‑2π螺旋相位，再进行一次共聚焦成像，得到第二图像，根据所述第一图像及第二图像得到基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像，上述基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像的点扩散函数光斑尺寸显著小于常规激光扫描共聚焦显微成像时的点扩散函数，因而具有较高的成像分辨率，并避免图像处理方法带来的伪影等弊端。

技术领域

本发明涉及光学显微技术领域，特别涉及一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统及成像方法。

背景技术

激光扫描共聚焦显微镜成像具有层析特性，可以对样本分层成像，且具有较高的成像清晰度，在生物学和基础医学研究中得到广泛的应用。但由于受到光波衍射的限制，共聚焦显微镜的成像分辨率一般在200nm-300nm。为了提高共聚焦显微镜的成像分辨率，出现了多种方法，比较常见的是采用图像解卷积等后期图像处理方法，但是上述图像处理方法在提高共聚焦成像分辨率的同时会带来一些伪影。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种分辨率高并避免图像伪影的基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统，包括：激光器、径向偏振转换器、液晶空间光调制器、二色镜、扫描振镜、扫描透镜、筒镜、物镜、荧光滤光片、聚焦镜头、针孔、光电倍增管及控制单元，所述径向偏振转换器、所述液晶空间光调制器及所述光电倍增管均连接所述控制单元，其中：

所述激光器出射的激光光束经所述径向偏振转换器形成径向偏振光，所述径向偏振光经所述液晶空间光调制器后形成均匀相位并入射进入所述二色镜，并经所述二色镜反射后进入所述扫描振镜，再依次经所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发所述样品产生荧光光束；所述荧光光束依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜及扫描振镜后入射进入所述二色镜，并经所述二色镜透射后进入所述荧光滤光片，再经所述聚焦镜头后进入位于所述聚焦镜头焦点处的针孔，并被所述光电倍增管探测，所述光电倍增管将探测的荧光转换成电信号，以形成第一图像，记为图像I₁，所述径向偏振转换器在入射的激光光束中引入径向偏振光，所述液晶空间光调制器在入射的激光光束上引入均匀相位；

所述激光器出射的激光光束经所述径向偏振转换器形成径向偏振光，所述径向偏振光经所述液晶空间光调制器后形成0-2π螺旋相位并入射进入所述二色镜，并经所述二色镜反射后进入所述扫描振镜，再依次经所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发所述样品产生荧光光束；所述荧光光束依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜及扫描振镜后入射进入所述二色镜，并经所述二色镜透射后进入所述荧光滤光片，再经所述聚焦镜头后进入位于所述聚焦镜头焦点处的针孔，并被所述光电倍增管探测，所述光电倍增管将探测的荧光转换成电信号，以形成第二图像，记为图像I₂；

根据所述第一图像及所述第二图像得到基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像，所述基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像I₃＝I₁-c×I₂，c为消减系数。

在一些较佳的实施例中，所述针孔的直径取值为0.3倍像方艾里斑直径。

在一些较佳的实施例中，所述消减系数为0.815。

另外，本发明还提供了一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统的成像方法，包括下述步骤：