【CN110006861A】一种双光子荧光成像方法、系统及图像处理设备【专利】

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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910245483.4(22)申请日 2019.03.28(71)申请人 中国科学院深圳先进技术研究院地址 518000 广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人 高玉峰 郑炜 (74)专利代理机构 深圳中一专利商标事务所 44237代理人 曹小翠(51)Int.Cl.G01N 21/64(2006.01)G02B 21/00(2006.01)

(54)发明名称一种双光子荧光成像方法、系统及图像处理设备(57)摘要本发明适用于双光子荧光技术领域,提供一种双光子荧光成像方法、系统及图像处理设备,通过依次对入射的两个脉冲光束进行波前整形,得到在物镜的焦点处的光场为梯度光场的两个光束,并使两个光束的梯度光场的光强分布相反,然后依次通过两个光束对待测样品进行扫描得到两幅图像,并根据两幅图像进行三维数据重建,得到待测样品的三维深度图像,成像速度快、分辨率高且算法简单,易于实现,并且由于成像速度快,有效降低了对待测样品的光损伤和光漂白作用,尤其适用于对胚胎发育样品和神经活动

样品进行三维成像。

权利要求书3页 说明书14页 附图9页CN 110006861 A2019.07.12

CN 110006861

A1.一种双光子荧光成像方法,其特征在于,应用于双光子荧光成像系统,所述双光子荧光成像方法包括:对入射的第一脉冲光束进行波前整形,得到第一光束;其中,所述第一光束在所述双光子荧光成像系统的物镜的焦点处的光场为第一梯度光场,所述第一梯度光场的光强分布沿z轴呈梯度变化,z轴方向为待测样品的深度方向;通过所述第一光束扫描待测样品,得到第一图像;对入射的第二脉冲光束进行波前整形,得到第二光束;其中,所述第二光束在所述物镜的焦点处的光场为与所述第一梯度光场的光强分布相反的第二梯度光场;通过所述第二光束扫描待测样品,得到第二图像;根据所述第一图像和所述第二图像进行三维数据重建,得到所述待测样品的三维深度图像。2.如权利要求1所述的双光子荧光成像方法,其特征在于,对入射的第一脉冲光束进行波前整形,得到第一光束,包括:对入射的第一脉冲光束的偏振方向进行旋转,得到预设偏振方向的第一偏振光束;对所述第一偏振光束进行空间相位调制,得到第一预设相位的第一光束;对入射的第二脉冲光束进行波前整形,得到第二光束,包括:对入射的第二脉冲光束的偏振方向进行旋转,得到预设偏振方向的第二偏振光束;对所述第二偏振光束进行空间相位调制,得到第二预设相位的第二光束。3.如权利要求2所述的双光子荧光成像方法,其特征在于,对入射的第一脉冲光束进行波前整形,得到第一光束之前,包括:设计光强沿z轴分布的第一焦点;其中,所述第一焦点处的光场为第一梯度光场;设计光强沿z轴分布的第二焦点;其中,所述第二焦点处的光场为第二梯度光场;将所述物镜的入瞳分割为预设数量个面积相等的圆环;将所述预设数量个面积相等的圆环的相位的组合,作为所述入瞳的相位函数;根据所述入瞳的相位函数,计算每个所述圆环的相位函数对应的焦点处的光场;利用遗传算法寻找与所述第一梯度光场最相似的光场对应的相位,作为第一预设相位;利用遗传算法寻找与所述第二梯度光场最相似的光场对应的相位,作为第二预设相位。4.如权利要求3所述的双光子荧光成像方法,其特征在于,根据所述相位函数,计算每个所述相位函数对应的焦点处的光场的计算公式为:

其中,θ是光线的汇聚角度,P(θ)是入瞳的相位函数,α是θ的最大值,k=2π/λ是波数,NA为物镜的数值孔径,n为物镜的浸润介质,λ为光线的波长,z是z轴位置信息。5.如权利要求1~4任一项所述的双光子荧光成像方法,其特征在于,根据所述第一图像和所述第二图像,对所述待测样品进行三维数据重建,

得到所述待测样品的三维深度图权 利 要 求 书1/3页

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