基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，包括：通过激光器产生激光，并将所述激光经过扩束准直后照射在空间光调制器上；通过所述空间光调制器对所述激光进行调制，并将调制后的激光传输至样品表面，以在所述样品表面形成单个激发点；将所述单个激发点产生的单光子或多光子荧光波前信息传输至哈特曼传感器；根据所述哈特曼传感器探测的波前像差，控制所述空间光调制器预加载对应的校正相位图，并控制变形镜加载对应的校正电压矩阵；控制所述空间光调制器连续加载生成的多焦点激发点阵相位图，并通过探测器依次接收自适应光学校正后的样品荧光信息，直至多焦点激发光阵列扫描完成。2.根据权利要求1所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述通过激光器产生激光，并将所述激光经过扩束准直后照射在空间光调制器上，包括：通过所述激光器产生预设波长的激光；通过第一透镜组对所述激光进行扩束准直，得到预设半径的激光束；通过第一反射镜将所述激光束照射在所述空间光调制器上。3.根据权利要求1所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述通过空间光调制器对所述激光进行调制，并将调制后的激光传输至样品表面，包括：根据相位调制参数对照射在所述空间光调制器上的激光进行相位调制，以在所述空间光调制器之后的第一个透镜的傅里叶面处形成调制后的激发光斑；通过光阑过滤所述激发光斑中的多余衍射级，得到目标激发光斑；通过第二透镜组和物镜将所述目标激发光斑投射到所述样品表面。4.根据权利要求1所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述将单个激发点产生的单光子或多光子荧光波前信息传输至哈特曼传感器，包括：将变形镜设置为平面状态；通过所述空间光调制器加载所述单个激发点的相位图；将所述单个激发点产生的单光子或多光子荧光波前信息传输至所述哈特曼传感器，并通过所述哈特曼传感器采集所述荧光波前信息。5.根据权利要求1所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述根据哈特曼传感器探测的波前像差，控制所述空间光调制器预加载对应的校正相位图，并控制变形镜加载对应的校正电压矩阵，包括：根据采集到的荧光波前信息计算所述波前像差；根据所述波前像差计算激光光路的像差校正相位图；将所述哈特曼传感器与变形镜组成闭环校正，并通过迭代计算，得到所述变形镜的校正面型的电压分布矩阵；根据所述电压分布矩阵对荧光光路进行自适应光学校正，得到校正后的波前像差。6.根据权利要求5所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述根据波前像差计算激光光路的像差校正相位图，包括：计算所述波前像差中的pv面型，并对所述pv面型进行插值处理，得到pv坐标值；
根据所述pv坐标值和预设公式计算所述像差校正相位图。7.根据权利要求6所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述预设公式为：mod(k*pv(x1,y1)/λ,2π)；λ表示探测波前的波长；k表示响应因子。8.根据权利要求5所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述将哈特曼传感器与变形镜组成闭环校正，并通过迭代计算，得到所述变形镜的校正面型的电压分布矩阵，包括：根据预设电压依次调节所述变形镜的制动器的电压值，并判断检测的波前像差是否趋于预设值；若检测的波前像差趋于预设值，则将所述变形镜的制动器的当前电压值设置为所述变形镜的校正面型的电压分布矩阵。9.根据权利要求8所述的基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法，其特征在于，所述控制空间光调制器连续加载生成的多焦点激发点阵相位图，并通过探测器依次接收自适应光学校正后的样品荧光信息，包括：控制所述变形镜加载所述校正面型；控制所述空间光调制器加载所述像差校正相位图；依次加载生成的多焦点激发点阵相位图，以对样品进行扫描；通过相机依次采集对应的多焦点点阵激发样品生成的荧光图像，得到多焦点结构光超分辨成像。10.一种基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像系统，其特征在于，包括：照明装置、自适应光学校正装置、荧光探测成像装置以及终端；所述照明装置、所述自适应光学校正装置以及所述荧光探测成像装置分别与所述终端连接；所述照明装置包括：激光器以及空间光调制器；所述空间光调制器用于对所述激光器发射的入射激光进行调制，生成单点激发光、多焦点点阵激发光以及经过所述自适应光学校正装置校正后的多焦点点阵激发光；所述自适应光学校正装置包括：哈特曼传感器以及变形镜；所述哈特曼传感器用于探测波前信息，所述变形镜用于校正成像时系统像差以及样品像差对成像造成的图像差值；所述荧光探测成像装置包括：相机；所述相机用于探测样本发出的荧光信号；所述终端用于控制所述激光器产生激光，并控制所述空间光调制器对所述激光进行调制；以及用于根据所述哈特曼传感器探测的波前像差，控制所述空间光调制器预加载对应的校正相位图，并控制变形镜加载对应的校正电压矩阵；以及用于控制所述空间光调制器连续加载生成的多焦点激发点阵相位图，并通过所述探测器依次接收自适应光学校正后的样品荧光信息，直至多焦点激发光阵列扫描完成，实现多焦点结构光超分辨成像。

技术总结
本发明公开了一种基于自适应光学的多焦点结构光超分辨成像方法及系统，方法包括：将激光扩束准直后照射在空间光调制器上；通过空间光调制器对激光进行调制并传输至样品表面；将单个激发点产生的单光子或多光子荧光波前信息传输至哈特曼传感器；控制空间光调制器预加载对应的校正相位图，并控制变形镜加载对应的校正电压矩阵；控制空间光调制器连续加载多焦点激发点阵相位图，并通过探测器依次接收自适应光学校正后的样品荧光信息。本发明利用空间光调制器调制精度高和变形镜能量利用率高的特点，使用空间光调制器实现激光激发光路的自适应光学校正，提升成像深度；并使用变形镜实现荧光光路的自适应光学校正，提升成像分辨率，减少荧光能量损失。减少荧光能量损失。减少荧光能量损失。


技术研发人员：于斌 张晨爽 屈军乐 林丹樱 曹慧群
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/2/7