(19)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 20221096726 0.0 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 南方科技大 学 地址 518055 广东省深圳市南 山区桃源街 道学苑大道1088号 (72)发明人 张昊　乔良　钟素艺　李虹瑾　 (74)专利代理 机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44268 专利代理师 孙果 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种横向扫描变焦的光学成像方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种横向扫描变焦的光学成 像方法及系统， 方法包括： 以设定扫面范围及扫 描速度沿激发光束传播方向轴向扫描荧光光束， 以形成具有大视场的光片； 沿垂直激发光束传播 方向横向扫描荧光光束并与相机的滚动快门同 步得到横向扫描图像； 将相机采集到的横向扫描 图像中的共聚图像进行像素的重新分配及重新 组合， 以消除光片 的旁瓣效应。 本发明通过沿光 束传播的方向扫描荧光光束， 以形成一个具有较 大视场的光片， 其后与相机的滚动快门同步以实 现荧光光束的横向扫描， 以在不牺牲荧光光束检 测效率的同时增大成像视场， 并将扫描得到的 图 像的共聚图像进行像素的重新分配与重新组合， 以消除光片的旁瓣效应， 可以在保持高光子效率 的同时提高成像分辨 率。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115389472 A 2022.11.25 CN 115389472 A 1.一种横向扫描变焦的光学成像方法， 其特 征在于， 包括： 以设定扫面范围 以及扫描速度沿激发光束传播方向轴向扫描荧光光束， 以形成具有大 视场的光片； 沿垂直激发光束传播方向横向扫描荧光光束 并与相机的滚动快门同步， 以得到横向扫 描图像； 将相机采集到的横向扫描图像中的共聚图像进行像素的重新分配及重新组合， 以消除 光片的旁瓣效应。 2.根据权利要求1所述的横向扫描变焦的光学成像方法， 其特征在于， 所述垂直沿激发 光束传播方向横向扫描荧光光束并与相机的滚动快门同步， 以得到横向扫描图像的步骤包 括： 在对荧光光束进行横向扫描时， 相机对每个扫描位置焦点内的厚度范围内的激发区域 进行成像； 其中， 所述激发区域 为薄光片激发的区域。 3.根据权利要求1或2所述的横向扫描变焦的光学成像系统， 其特征在于， 所述相机的 滚动快门的宽度越小， 荧光光束的检测效率越低， 所述相机的滚动快门的宽度越 大， 荧光光 束的检测效率越高。 4.根据权利要求2所述的横向扫描变焦的光学成像方法， 其特征在于， 所述将相机采集 到横向扫描图像中的共聚图像进 行像素的重新分配及重新组合， 以消除光片的旁瓣效应的 步骤包括： 在每个焦点扫描位置 定位扫描光束的中心； 将共聚图像沿扫描方向按照设定比例系数缩小； 将缩小后的共聚图像放回至初始的共聚图像的位置； 将各个共聚图像按照设定比例系数缩小后并放 回至初始位置后相加， 以得到像素重定 位的横向扫描图像。 5.根据权利要求4所述的横向扫描变焦的光学成像方法， 其特征在于， 所述设定比例系 数为二分之一。 6.根据权利要求1所述的横向扫描变焦的光学成像方法， 其特征在于， 所述以设定扫面 范围以及扫描速度沿激发光束传播方向横向扫描荧光光束， 以形成具有 大视场的光片的步 骤包括： 对激发光束的相位进行调整， 使光片焦点进行光传输方向或垂直于光传输方向的变 焦， 以控制焦点的位置生成不同大小的视场； 将变焦得到的多个光片进行非相干 叠加以生成大视场的光片。 7.根据权利要求6所述的横向扫描变焦的光学成像方法， 其特征在于， 所述对激发光束 的相位进行调整， 使光片焦点进行光传输方向或垂直于光传输方向的变焦， 以控制焦点的 位置生成不同大小的视场的步骤 包括： 对相机的曝光时间进行调整， 以对激发光束的相位进行调整， 使光片焦点移动至不同 的位置。 8.一种用于实现如权力要求1 ‑7任一项所述横向扫描变焦的光学成像方法的横向扫描 变焦的光学成像系统， 其特征在于， 包括激发照明光路以及与所述激发照明光路垂直设置 的荧光探测光路； 其中，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115389472 A 2所述激发照明光路包括： 光源、 第一透镜、 第一半波片、 分光镜、 第二半波片、 空间光调 制器、 第二透镜、 第三透镜与激发物镜； 所述光源 出射的光束通过单模光纤引入 所述第一透 镜， 经所述第一透镜准直并通过所述第一半波片调整偏振方向后经所述分光镜、 第二半波 片达到所述空间光调制器， 经所述空间光调制器相位调制后输出激发光束并通过所述第二 透镜和所述第三透镜入射至所述激发物镜， 经所述激发物镜出射的激发光束激发荧光样 本， 使荧光样本发出荧 光光束； 所述荧光探测光路包括： 相机、 第 四透镜、 滤光片与探测物镜； 所述探测物镜接收荧光 样本发出 的荧光光束， 并经所述滤光片与所述第四透镜后出射至所述相 机， 并通过所述相 机采集图像。 9.根据权利要求8所述的横向扫描变焦的光学成像系统， 其特征在于， 所述探测物镜与 所述激发物镜垂直设置 。 10.根据权利要求8所述的横向扫描变焦的光学成像系统， 其特征在于， 所述空间光调 制器为反射式二元相位空间光调制器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115389472 A 3