一种盘扫描共聚焦的照明光强调节方法及装置

1.本发明属于光学仪器领域，具体涉及一种盘扫描共聚焦的照明光强调节方法及装置。


背景技术：

2.转盘式共聚焦在物镜像平面上放置一个nipkow转盘，转盘上分布着排列成阿基米德螺旋的针孔，激光光源覆盖所有针孔的范围，当转盘转过一定角度时，扫描点就可以覆盖整个成像区域，与传统的点扫描方式相比，这种扫描方式不仅大大提高了采集速度。
3.而对于实际的生物样本，不同局域有这不同的荧光分子密度，如果用相同的照明光，有些区域会由于光强太高而在相机上饱和，有些区域会由于光强太弱而信噪比比较低。点扫描式的共聚焦可以根据每个成像点的光强强度，采用高速光强调整机构进行光强调整，转盘式共聚焦由于采用统一束激光照明整个样本区域，不能调制局部区域的光强。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.本发明一方面提供一种盘扫描共聚焦的照明光强调节方法，包括以下步骤：
6.s1：在正式成像之前，通过较弱的均匀光照明进行一次预成像；
7.s2：对预成像的不同区域的荧光光强进行评估分析，并得到评估分析结果；
8.s3：根据评估分析结果调整光强调制机构的参数设置，实现在样本的不同区域具有不同光强照明；
9.s4：扫描点遍历成像区域，在相机上获得一幅完整的成像。
10.进一步地，在对活体多帧成像中，由于生命活动造成样本荧光强度的变化，采用上一帧的图像作为下一次成像的区域的荧光光强调制的依据。
11.本发明另一方面提供一种盘扫描共聚焦的照明光强调节装置，沿光路方向依次设置有激光机、扩束镜、光强调制结构、透镜转盘、分束镜、针孔转盘、透镜、物镜、样本，所述分束镜的反射光途径透镜至相机，所述光强调制机构和相机与控制系统连接。
12.进一步地，所述光强调制机构为数字微反射镜或空间光调制器。
13.进一步地，所述分束镜为短波长透过、长波长反射的二色镜。
14.本发明可以根据需要动态的调整扫描成像中局部区域的照明光强，可以用于降低局部区域的光漂白、增加成像动态范围、增强局部区域的信噪比。
15.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例的结构示意图。
18.图2为本发明实施例的光强调制流程图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明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。
20.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。
21.下面结合具体附图对本发明的技术方案进行说明。
22.如图1所示，本发明提供一种盘扫描共聚焦的照明光强调节装置，沿光路方向依次设置有激光机1、扩束镜2、光强调制结构3、透镜转盘4、分束镜5、针孔转盘6、透镜7、物镜8、样本9，所述分束镜5的反射光途径透镜7至相机10，所述光强调制机构3和相机10与控制系统连接。
23.激光器发出的照明光经过扩束镜扩束后投射到光强调制机构，光强调制机构对照明光强的调制，调制后照明光照射到透镜转盘上后，会聚到针孔转盘上，透过针孔的照明光经过透镜和物镜后对样本进行照明，样本上的荧光分子被激发出的荧光，该荧光经过物镜、透镜、针孔转盘，最后通过二色镜反射到相机上，随着透镜转盘和针孔转盘的转动，扫描点遍历成像区域，在相机上获得一幅完整的成像。
24.在本发明提供的实施例中，可选的，所述光强调制机构3为数字微反射镜或空间光调制器。
25.在本发明提供的实施例中，可选的，所述分束镜5为短波长透过、长波长反射的二色镜。
26.在照明光强不饱和的情况下，荧光强度和照明强度呈线性关系，因此通过结合光强调制参数和相机的成像结果，可以复原出真实的样本荧光强度分布。
27.评估方法：一般情况下，在没有达到饱和照明前，荧光物质受激发后发出的荧光强度与激发光强成线性比例关系，所以可以通过预扫描来评估样本的荧光强度，并可以预测增强强度的情况下的荧光强度。可以分为几种情况：
28.(1)荧光强度较强的区域，如果增强照明强度后该区域会在相机上饱和，则可以在保证一定信噪比的前提下，降低该区域的照明强度。在成像后该区域可图像强度乘以一个参数，对于最终的成像来说，整幅图像的动态范围大于强度一致照明的成像，而且更弱的激光可以减少光漂白现象。
29.(2)荧光强度较弱的区域，可以适当的提高该区域的照明强度以提高成像信噪比。
30.具体的调节方法如图2所示，包括以下步骤：
31.s1：在正式成像之前，通过较弱的均匀光照明进行一次预成像；
32.s2：对预成像的不同区域的荧光光强进行评估分析，并得到评估分析结果；
33.s3：根据评估分析结果调整光强调制机构的参数设置，实现在样本的不同区域具有不同光强照明；
34.s4：扫描点遍历成像区域，在相机上获得一幅完整的成像。在本发明提供的实施例中，在对活体多帧成像中，由于生命活动造成样本荧光强度的变化，采用上一帧的图像作为下一次成像的区域的荧光光强调制的依据。
35.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。


技术特征：
1.一种盘扫描共聚焦的照明光强调节方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：在正式成像之前，通过较弱的均匀光照明进行一次预成像；s2：对预成像的不同区域的荧光光强进行评估分析，并得到评估分析结果；s3：根据评估分析结果调整光强调制机构的参数设置，实现在样本的不同区域具有不同光强照明；s4：扫描点遍历成像区域，在相机上获得一幅完整的成像。2.如权利要求1所述的一种盘扫描共聚焦的照明光强调节方法，其特征在于，在对活体多帧成像中，由于生命活动造成样本荧光强度的变化，采用上一帧的图像作为下一次成像的区域的荧光光强调制的依据。3.一种盘扫描共聚焦的照明光强调节装置，其特征在于，沿光路方向依次设置有激光机、扩束镜、光强调制结构、透镜转盘、分束镜、针孔转盘、透镜、物镜、样本，所述分束镜的反射光途径透镜至相机，所述光强调制机构和相机与控制系统连接。4.如权利要求3所述的一种盘扫描共聚焦的照明光强调节装置，其特征在于，所述光强调制机构为数字微反射镜或空间光调制器。5.如权利要求3所述的一种盘扫描共聚焦的照明光强调节装置，其特征在于，所述分束镜为短波长透过、长波长反射的二色镜。

技术总结
本发明公开了一种盘扫描共聚焦的照明光强调节方法，包括以下步骤：S1：在正式成像之前，通过较弱的均匀光照明进行一次预成像；S2：对预成像的不同区域的荧光光强进行评估分析，并得到评估分析结果；S3：根据评估分析结果调整光强调制机构的参数设置，实现在样本的不同区域具有不同光强照明；S4：扫描点遍历成像区域，在相机上获得一幅完整的成像。本发明可以根据需要动态的调整扫描成像中局部区域的照明光强，可以用于降低局部区域的光漂白、增加成像动态范围、增强局部区域的信噪比。成像动态范围、增强局部区域的信噪比。成像动态范围、增强局部区域的信噪比。


技术研发人员：黄维 张运海 季林 肖昀 杨皓旻 缪新
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2023/7/13