CN109060740A - 一种高斯光片成像方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高斯光片成像方法及***，包括：提供一路高斯激光光束；利用所述高斯激光光束产生一个可以运动的超薄高斯光片，所述高斯光片用于透射在样本上以激发所述样本产生荧光信号，所述高斯光片的运动方向沿其传播方向；通过带有电子狭缝的探测器收集所述荧光信号，并对荧光信号曝光成像，以获取样本的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，电子狭缝的宽度与所述高斯光片的共聚焦范围对应；控制所述电子狭缝运动，电子狭缝的运动速度与所述高斯光片的运动速度保持同步。本发明使用高速扫描运动的光片解决了静态高斯光片工作时分辨率与视野范围不可兼得的问题。

Description

一种高斯光片成像方法和***

技术领域

本发明涉及生物医学显微成像技术领域，更具体地，涉及一种高斯光片成像方法和***。

背景技术

光片照明显微技术已作为一种成像的新方法，在国际范围内获得了各类研究人员的广泛关注。该技术是一种将普通高斯激光光束产生一个光束薄片照射到样本侧面激发荧光，在垂直于光片的方向上通过连接电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)或科研级互补金属氧化物半导体(scientific Complementary Metal Oxide Semiconductor，sCMOS)探测器的显微物镜来获取照明层面荧光图像的光片照明显微技术，是二十一世纪一种新兴的前沿成像方法。相比传统的落射荧光显微技术，光片照明显微技术具有光毒性小、高时空分辨率、高通量兼备的特点，进而使得对生物体的三维、动态全景观察成为可能。

光片显微成像***以它高轴向分辨率、较高通量以及低光漂白等特点，在生物医学成像领域中得到了广泛的关注。光片荧光显微技术是一种区域选择激发类型的荧光显微方法，在光片荧光显微镜中，照明光路和探测光路是互相垂直的，激发光经过照明光路整形后汇聚到入射的样本上，在附近很小的区域内形成片状激发光，利用这种片状光可以选择激发样品的不同层，探测物镜放置在片状光传播方向的垂直面来手机生物样品产生的荧光，探测光路和传统荧光显微镜类似，通过与反馈装置相结合，可以对厚生物样品内任意深度的荧光分子进行追踪。

随着大量应用研究的开展，更多对光片显微镜的挑战和问题也被相继提出。例如由柱面镜产生的光片是高斯型光束轮廓(光束波面上各点的振幅呈高斯函数分布)被称为高斯光片，高斯型光束只有在焦点处(高斯光束的束腰处)厚度最薄，束腰两侧的光束厚度会增大，在高斯型光束中，光束厚度与束腰处基本保持相同的这一距离称为共焦参数。由于柱面镜只在一个方向对光束进行了会聚，因而产生的光片相当于高斯光束在垂轴面的一个方向上扩展而形成的光片，光片的形状也是在焦平面处最薄，往两边延展变厚。在这种静态光片显微镜中，其轴向分辨率等于激发物镜产生的光片与接收物镜的轴向点扩散函数的乘积，因此光片厚度越薄，轴向分辨率越高；厚度越厚，轴向分辨率越低。

但同时，光片厚度保持相对薄的长度也决定了成像视场的大小，由于高斯型光束的截面半径轨迹为双曲线，厚度保持相对薄的区域很有限，要想光片薄，那么光片长度就较短；要想有更大的视场，则意味着更厚的光片及轴向分辨率的下降。因此，本质上光片显微镜的分辨率和视场存在矛盾。

另一种光片显微成像显微镜——数字扫描的光片显微镜(Digital ScanningLight-sheet Microscopy，DSLM)是通过将激光扫描装置、f-theta透镜和聚光镜耦合在一起进入激发透镜，实现将激发光共聚焦成为较窄的光束，再用扫描振镜使激发光线在成像面上快速扫描产生虚拟光片。尽管与普通高斯光片相比DSLM利用动态扫描产生的光片使照明更加均匀，在成像速度、分辨率和低漂白等方面也具有优势，但由于其同样是高斯光束的本质，所以仍然面临分辨率与视场大小不可兼得的问题。

再例如，贝塞尔光片作为一种非高斯型光片，且在传播方向上具有保持性，虽然可以有效地克服大视野和高轴向分辨率的矛盾，但由于其存在旁瓣，激发光的使用效率会降低，且对生物样本来说其具有更大的光毒性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有光片显微成像技术无法兼顾分辨率与视场大小，以及激发光的使用效率会降低，且对生物样本来说其具有更大的光毒性的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种高斯光片成像方法，包括以下步骤：

提供一路高斯激光光束，因为其横截面的复振幅分布服从高斯分布，其中心能量利用率远大于贝塞尔光束；

利用所述高斯激光光束产生一个可以运动的超薄高斯光片，所述高斯光片用于透射在样本上以激发所述样本产生荧光，所述高斯光片的运动方向沿其传播方向；

其中，高斯光片指的是高斯光束经过柱面透镜后，在一个维度维持原有的传播特性，另外一个维度进行窄束后形成的片状光束，超薄高斯光片是指光片厚度在0.25微米-2.5微米范围内的高斯光片。

通过带有电子狭缝的探测器收集所述荧光，并对荧光曝光成像，以获取样本的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，所述电子狭缝的宽度与所述高斯光片的共聚焦范围对应；

控制所述电子狭缝运动，所述电子狭缝的运动速度与所述高斯光片的运动速度保持同步。

可选地，该高斯光片成像方法还包括：

在所述高斯光片扫描完其运动方向的样本平面后，控制样本沿垂直高斯光片运动方向对应的样本平面的方向运动，以使所述高斯光片可以扫描不同的样本平面，直到所述高斯光片扫描获取完整的三维立体样本图像。

可选地，通过光学器件使所述高斯激光光束产生一个超薄高斯光片，所述高斯光片通过照明物镜射出，通过驱动装置驱动照明物镜运动以控制所述高斯光片运动。

可选地，所述高斯光片沿x轴方向投射到样品上，且高速扫描，扫描方向为x轴方向，所述样本移动方向为z轴方向，其中，所述高速扫描通过控制所述高斯光片和电子狭缝的运动速度实现。

第二方面，本发明提供一种高斯光片成像***，包括：高斯光束产生单元、高斯光片产生单元、探测成像单元以及控制单元；

所述高斯光束产生单元，用于提供一路高斯激光光束；

所述高斯光片产生单元，用于利用所述高斯激光光束产生一个可以运动的超薄高斯光片，所述高斯光片用于透射在样本上以激发所述样本产生荧光，所述高斯光片的运动方向沿其传播方向；

所述探测成像单元，用于通过带有电子狭缝的探测器收集所述荧光，并对荧光曝光成像，以获取样本的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，所述电子狭缝的宽度与所述高斯光片的共聚焦范围对应；

所述控制单元，用于控制所述电子狭缝运动，所述电子狭缝的运动速度与所述高斯光片的运动速度保持同步。

可选地，所述控制单元，用于在所述高斯光片扫描完其运动方向的样本平面后，控制样本沿垂直高斯光片运动方向对应的样本平面的方向运动，以使所述高斯光片可以扫描不同的样本平面，直到所述高斯光片扫描获取完整的三维立体样本图像。

可选地，所述高斯光片产生单元用于通过光学器件使所述高斯激光光束产生一个超薄高斯光片，所述高斯光片通过照明物镜射出，所述高斯光片产生单元通过驱动装置驱动照明物镜运动以控制所述高斯光片运动。

所述驱动装置可以是音圈电机。

可选地，所述高斯光片沿x轴方向投射到样品上，且高速扫描，扫描方向为x轴方向，所述样本移动方向为z轴方向，其中，所述高速扫描通过控制所述高斯光片和电子狭缝的运动速度实现。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供的一种沿传播方向高速扫描的高斯光片显微成像方法，使用可以高速扫描运动的高斯光片进行光片照明解决了静态高斯光片工作时分辨率与视野范围不可兼得的问题，在协调了静态高斯光片照明显微镜高分辨率与大视场的矛盾的同时又大大提升了时间通量，减少了成像时间，因而使其具有更低的光漂白和光毒性的特性。

本发明使用电子狭缝，控制其与高斯光片共聚焦范围一致的条件下，使控制高斯光片扫描***与探测器在时间与空间上完全同步单方向曝光且进行数据输出，大大提升了样本图像成像质量。

本发明将驱动装置应用于高斯光片产生***进行照明，在低数值孔径的物镜作为探测的条件下，为了满足了大视场的需求，也对电子狭缝与扫描运动的光片的高度同步提出了更高的要求。

本发明提出的成像方法和***在解决上述问题的同时也实现了在生物医学领域的进一步应用。

附图说明

图1为本发明提供的高斯光片成像方法流程示意图；

图2为本发明提供的高斯光片成像***光路结构示意图；

图3为本发明提供的电子狭缝扫描曝光过程示意图；

图4为本发明提供的高斯光片移动过程扫描的结果示意图；

图5为本发明提供的采用本发明方法得到的在荧光液中单程高斯光片扫描结果成像结果图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为高斯光束产生单元；2为高斯光片产生单元，21为准直扩束器，22、23均为球面透镜，24为柱透镜，25为照明物镜；3为探测成像单元，31为探测物镜，32为探测器；4为控制单元，41为驱动装置，42为电动位移台；5为样本夹持单元；6为样本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明为了协调光片显微成像高分辨率和大视场之间的矛盾，当照明物镜由具有高速、高定位精度的驱动装置驱动时，可以实现高斯光片在沿传播方向的高速扫描运动，即通过将因光片厚度限制的共聚焦范围沿传播方向在成像面上进行快速扫描运动而实现共聚焦范围的扩大，进而达到成像面视野的增大，以打破传统静态高斯光片受瑞利范围限制的对视场的约束，从而使光片的共聚焦区域在移动的过程中覆盖更大的范围，从而可以有效地解决高分辨和大视场不可兼得的矛盾。同时依然保持着高斯光片的低漂白、低光毒性的特性。当然，光片的高速运动与探测器电子狭缝的同步是实现扫描成像的关键环节。如果实现了探测器采集和光片运动同步，则该成像***能够更好的应用于显微成像领域，实现高时间分辨率、高轴向分辨率和大视野共存的成像，解决生物医学上实际的问题。

本发明提供的沿传播方向高速扫描的高斯光片显微成像方法，包括以下步骤：

通过激光源产生一路高斯激光光束；通过一系列光学元件以及驱动装置(如音圈电机，但不限于音圈电机)，在成像面产生一个能够沿光线传播方向高速运动的超薄高斯光片；将高斯光片从样品一侧入射，激发样本产生荧光；通过带有电子狭缝的探测器收集荧光，其中电子狭缝的宽度与光片的共聚焦范围相匹配，并对荧光进行曝光成像，以获取样本共聚焦范围内的清晰图像；再通过对驱动装置和电子狭缝的同步控制，实现探测器对样本整体的图像采集。

其中，超薄高斯光片可以实现较高的轴向分辨率，用驱动装置驱动高斯光片在成像面上沿传播方向进行高速扫描运动则可以增大视野范围。

该方法还包括以下步骤：移动样本，直到扫描获取完整的样本图像，在所述样本移动的过程中，电子狭缝与高斯光片的共聚焦范围始终同步运动。

可设本发明提供的成像面为xy面，激光光束的传播方向为x轴方向，且高斯光片沿x轴进行扫描运动，样本在驱动杆的驱动下沿z轴运动，通过对驱动装置和探测器狭缝的同步控制使高斯光片的共聚焦范围与电子狭缝宽度完全一致，从而同步扫描以抑制瑞利范围外的杂散光，保证图像质量。

高速运动的高斯光片可以在4×探测物镜下覆盖3.3mm×3.3mm的大视场，进行扫描的同时不发生畸变。高斯光片投射在扫描阵列的x轴正向边缘，并同时扫描至x轴的负向边缘，然后迅速折返并进行下一次扫描。

驱动装置驱动的照明物镜高速运动，可以使高斯光片高速扫描，从而使成像时间大大缩短，以减少对生物样本的光学损害。

本发明提供的沿传播方向高速扫描的高斯光片显微成像***，包括：高斯光束产生单元、高斯光片产生单元、探测成像单元、控制单元以及样本夹持单元；

高斯光束产生单元提供一路高斯激光光束。

高斯光片产生单元用于将高斯激光光束经过一系列光学元件产生一个超薄的高斯光片，投射在样本上，激发样本产生荧光。

探测成像单元通过带有电子狭缝的探测器收集所述荧光，并对荧光进行曝光成像，以获取样本的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，所述高速扫描的高斯光片用于在同一视场下增加透射深度，所述电子狭缝的宽度与光片共聚焦范围对应，消除瑞利范围外杂散光的影响。

控制单元用于控制探测器的电子狭缝宽度与高斯光片共聚焦范围同步，消除瑞利范围外杂散光的影响，以及控制样本移动沿z轴运动，直到扫描获取完整的样本图像，在所述样本移动的过程中，控制高斯光片的共聚焦范围和电子狭缝的相对位置保持不变。

样本夹持单元用于固定样本。

其中，激光光束传播方向为x轴方向，且经过光学元件产生的高斯光片沿x轴进行扫描运动，样本在驱动杆的驱动下沿z轴运动，通过对驱动装置和探测器狭缝的同步控制使高斯光片的共聚焦范围与电子狭缝宽度完全一致，从而同步扫描以抑制瑞利范围外的杂散光，保证图像质量。高速运动的高斯光片可以在4×探测物镜下覆盖3.3mm×3.3mm的大视场，进行扫描的同时不发生畸变。

基于本装置的高斯光片投射在扫描阵列的x轴正向边缘，并同时扫描至x轴的负向边缘，然后迅速折返并进行下一次扫描。驱动装置驱动的照明物镜高速运动，可以使高斯光片高速扫描，从而使成像时间大大缩短。

基于普通的静态高斯光片照明显微镜存在轴向高分辨率与大视场的不可调和的问题，本发明提出了以驱动装置驱动高斯光片在成像面沿传播方向高速扫描运动照明方式来同时获取较高的轴向分辨率与极大视野。本发明不仅兼顾了传统光片技术所具有的高通量、低光漂白的特性，还解决了视野与轴向分辨率这一经典矛盾，并大大的提升了时间通量。

图1为本发明提供的沿传播方向高速扫描的高斯光片显微成像方法示意图，包括以下步骤：

通过激光源产生一路激光光束；

通过一系列光学元件以及驱动装置，产生一个能够高速运动的超薄高斯光片；

将高斯光片从样品一侧入射，激发样本产生荧光；

通过带有电子狭缝的探测器收集荧光，其中电子狭缝的宽度与高斯光片的共聚焦范围相匹配，并对荧光进行曝光成像，以获取样本共聚焦范围内的清晰图像；再通过对驱动装置和电子狭缝的同步控制，实现探测器对样本整体的图像采集。移动样本，重复上述过程直到扫描获取完整的样本图像。

其中，通过光学元件产生光片后，高斯光片的共聚焦范围与探测器狭缝宽度匹配并且同步运动，实现空间与时间的完全同步单方向扫描。激光光束传播方向为x轴方向，且经过光学元件产生的高斯光片同样沿x轴方向传播并沿x轴扫描运动，样品移动方向为z轴方向。高斯光片共聚焦范围与电子狭缝重合且同步扫描，扫描速度严格一致。

高斯光片扫描初始位置在扫描阵列x轴正方向，从x轴正方向致x轴负方向单方向扫描，同时电子狭缝宽度一定同步曝光读出。

将光束经过一系列光学元件产生高斯光片，用驱动装置驱动照明物镜使高斯光片可以高速扫描运动，从而可以产生更大的视野范围。高斯光片用于激发样本荧光，探测器收集样本由高斯光片激发的荧光并在sCMOS阵列上进行曝光成像；同时沿z轴以步进的方式移动样本，重复上述过程直到扫描获取完整的样本图像。

高速运动的高斯光片可以在4×探测物镜下覆盖3.3mm×3.3mm的大视场，进行扫描的同时不发生畸变。高斯光片投射在扫描阵列的z轴正向边缘，并同时扫描至z轴的负向边缘，然后迅速折返并进行下一次扫描。驱动装置驱动的照明物镜高速运动，可以使高斯光片高速扫描，从而使成像时间大大缩短。

在相对于高倍物镜大数值孔径的前提下，本发明为获得大视野以低倍物镜低数值孔径的物镜作为探测光路上的采集物镜，探测器特有的曝光模式下形成一电子狭缝，设置其行数与高斯光片共聚焦宽度严格同步并同步进行单方向扫描。

相应地，如图2所示，本发明提供一种沿传播方向高速扫描的高斯光片显微成像***，包括：高斯光束产生单元1、高斯光片产生单元2、探测成像单元3、控制单元4和样本夹持单元5。

高斯光束产生单元1，用于一路高斯激光光束。具体地，高斯光束产生单元包括：激光光源，用于产生一束准直的高斯激光

高斯光片产生单元2包括准直扩束器21，球面透镜22、23，柱透镜24以及照明物镜25，高斯光束产生单元1产生的激光光束通过首先通过准直扩束器21产生一束准直的高斯光束，再经过一组球面透镜22、23进行扩束，最后通过柱透镜24以及照明物镜25产生高斯光片，高斯光片照射到样本6上，激发样本6产生荧光。具体地，将高斯光束转化为光片厚度仅几微米、共聚焦范围为十几微米的高斯光片，但高速扫描后可成像范围可达数毫米的视野。

探测成像单元3包括探测物镜31和探测器32，探测物镜31首先采集到样本发出的荧光信号，再通过套筒透镜将探测物镜出射的光汇聚到探测器32上，最终带有电子狭缝的探测器32对收集所述的荧光信号进行曝光成像，以获取样本6的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，所述可以高速扫描运动的高斯光片能够在视场下增加透射深度，所述电子狭缝的位置与高斯光片的共聚焦范围对应，取得大视野条件下高分辨率的实现。采用低数值孔径的探测物镜采集荧光产生的激发光，同时提供图像传感器进行曝光成像。

控制单元4包括驱动装置41和电动位移台42，用于控制探测器的电子狭缝与高斯光片共聚焦范围对应，消除杂散光的影响，以及控制样本移动，直到扫描获取完整的样本图像。在所述样本移动的过程中，驱动装置41控制高斯光片共聚焦范围和电子狭缝的相对位置保持不变。在大景深的条件下，为了消除瑞利范围外杂散光的影响，需要控制探测器的电子狭缝与扫描成像动作进行荧光探测和图像同步曝光，完成一次扫描阵列的成像后通过电动位移台42控制样本夹持单元5运动使样本在z轴方向步进。

所述高速运动的高斯光片在4×探测物镜下覆盖3.3mm×3.3mm的大视场，进行扫描的同时不发生畸变。控制单元4用于控制高斯光片投射在扫描阵列的x轴正向边缘，并同时扫描至x轴的负向边缘，然后迅速折返并进行下一次扫描。其中驱动杆42可以控制样本沿z轴移动。

高斯光片产生单元用于将高斯光束转化为厚度仅几微米、共聚焦范围为十几微米的高斯光片，但高速扫描后可成像范围可达数毫米的视野。

样品夹持单元5包括：样本放置缸和样本夹持台。

以下为本发明提供的一个具体实施例：

实施例1

本发明实施例提供的一种基于音圈电机使高斯光片沿传播方向高速扫描的显微成像方法是一种将一个激光光源通过光学元件产生高斯光片，并通过音圈电机控制照明物镜驱动光片高速扫描运动。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明可以针对透明化样本：形成的极薄光片通过样本，激发荧光，通过图像传感器同步曝光并输出图像。

音圈电机是一种直接驱动电机。具有结构简单体积小、高速、高加速响应快等特性。其工作原理是，通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或者圆弧。可以提供更好的高频响应特性，可做高速往复直线运动，特别适合用于短行程的闭环伺服控制***。其广泛应用于半导体制造与封装，光学、微电子及测量，摄像机、数码相机及显微镜的自动调焦，以及工业和医疗设备的精密控制阀等多个领域。本实施例中将其应用于控制照明物镜的运动进而使光片沿传播方向扫描运动。

本实施例中，通过高斯光片产生结构，将输入的高斯激光在不损失信号功率的条件下转化为高强度的高斯光片，其光片厚度为1.647μm，瑞利范围为7.964μm，此时在4×探测物镜下FOV约为0.016mm×3.3mm,但通过音圈电机控制光片沿光线传播方向高速扫描运动则可以在4×探测物镜下以高时间通量覆盖FOV为3.3mm×3.3mm的大视野。在本实施例中，在相同轴向分辨率下，视野范围较静态高斯光片提升了将近210倍。

本实施例中，采用低数值孔径的探测物镜，在获得大景深的同时，需要采用电子狭缝与高斯光片共聚焦范围进行严格同步。

本实施例中，通过扫描***将高斯光片共聚焦范围在与探测阵列垂直的方向上的电子狭缝进行完全同步扫描，同时激发样品荧光信号，并进行曝光重构图像。

高斯光片的投射到样品上为x轴方向，且高速扫描，扫描方向为x轴方向，样品移动方向为z轴方向。控制探测器的电子狭缝宽度与高斯光片共聚焦宽度一致，从而同步扫描以抑制瑞利范围外的杂散光，保证图像质量。

高斯光片扫描初始位置位于扫描阵列的正向边缘，同步扫描且扫描方向相同。如图2所示，本实施例中超薄的高斯光片投射在样品上，对样品进行激发。光片的高速扫描运动保证了数毫米大视野下的完全覆盖，增加了透射深度。

鉴于样本经过透明化处理，具有一定的三维尺度，通过光片扫描信号能够完整获得图像信息；本实施例提供的方法为，设计精准的三维控制台，精确调节样本位置实现层析，获取多个切面的图像信息，最后重构形成三维立体图像。

参见图2，本实施例中将音圈电机作为驱动装置41。

参见图2，高斯光片沿x轴投射在样品6上，使激发荧光呈线状与电子狭缝同步。

参见图3，探测器扫描曝光方式为线性曝光模式，即从像元阵列的第一行开始线性曝光，每行的曝光时间以及相邻两行的起始曝光时间间隔固定，电子狭缝宽度即指同一时刻正在曝光的行数，最终于扫描同步的曝光图像也是线性输出的。

参见图4，每一张图片表示光片在拍照时刻相机全画幅曝光时的结果，高斯光片的起始位置如第一张图所示，标注内的范围即该高斯光片的共聚焦范围，光片束腰即为共聚焦范围的中心，在驱动装置的作用下，高斯光片沿传播方向X轴从起始位置运动到如第二张图所示的位置，此时共聚焦范围以及光片束腰均随高斯光片沿X轴运动相同长度，如此运动至第n张图像位置时，高斯光片的束腰位置沿X轴方向移动3.3毫米，其中，图4中所示的高斯光片与电子狭缝的共聚焦范围可能还未达到同步。

参见图5，表示当探测器电子狭缝与高斯光片共聚焦范围运动同步之后得到的结果图。电子狭缝在高斯光片运动过程中同步运动，保证能够正好扫描到高斯光片的共聚焦范围，如图5所示白色细线区域即为扫描得到的共聚焦范围，与图4相比，可知当探测器电子狭缝与高斯光片共聚焦范围运动同步之后单张光片图像共聚焦范围有极大的提升。

本发明属于显微成像技术领域，公开了一种基于音圈电机使高斯光片沿传播方向高速扫描的显微成像方法，由于光片的高速扫描运动，可以在深层组织中透射更深，可覆盖大视野。采用低数值孔径的物镜作为探测，高斯光片共聚焦范围与探测器的电子狭缝在时间与空间上完全同步并做单方向扫描。光束投射方向为x轴方向；扫描方向为x轴方向；样本的移动方向为z轴方向，高斯光片从扫描阵列的x轴正向边缘直至负向边缘。本发明通过可以高速扫描运动的高斯光片照明进行扫描显微成像，以期在高通量，低漂白的成像特点下，实现数毫米大视野与数微米的高轴向分辨以及更高的时间通量。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高斯光片成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一路高斯激光光束；

利用所述高斯激光光束产生一个可以运动的超薄高斯光片，所述高斯光片用于透射在样本上以激发所述样本产生荧光信号，所述高斯光片的运动方向沿其传播方向；

通过带有电子狭缝的探测器收集所述荧光，并对荧光信号曝光成像，以获取样本的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，所述电子狭缝的宽度与所述高斯光片的共聚焦范围对应；

控制所述电子狭缝运动，所述电子狭缝的运动速度与所述高斯光片的运动速度保持同步。

2.根据权利要求1所述的高斯光片成像方法，其特征在于，还包括：

在所述高斯光片扫描完其运动方向的样本平面后，控制样本沿垂直高斯光片的方向运动，以使所述高斯光片可以扫描不同的样本平面，直到所述高斯光片扫描获取完整的三维立体样本图像。

3.根据权利要求1或2所述的高斯光片成像方法，其特征在于，通过光学器件使所述高斯激光光束产生一个超薄高斯光片，所述高斯光片通过照明物镜射出，通过驱动装置驱动照明物镜运动以控制所述高斯光片运动。

4.根据权利要求1或2所述的高斯光片成像方法，其特征在于，所述高斯光片沿x轴方向透射到样品上，且高速扫描，扫描方向为x轴方向，所述样本移动方向为z轴方向，其中，所述高速扫描通过控制所述高斯光片和电子狭缝的运动速度实现。

5.一种高斯光片成像***，其特征在于，包括：高斯光束产生单元、高斯光片产生单元、探测成像单元以及控制单元；

所述高斯光束产生单元，用于提供一路高斯激光光束；

所述高斯光片产生单元，用于利用所述高斯激光光束产生一个可以运动的超薄高斯光片，所述高斯光片用于透射在样本上以激发所述样本产生荧光，所述高斯光片的运动方向沿其传播方向；

所述探测成像单元，用于通过带有电子狭缝的探测器收集所述荧光，并对荧光曝光成像，以获取样本的图像，所述探测器采用低数值孔径的探测物镜以进行大视场成像，所述电子狭缝的宽度与所述高斯光片的共聚焦范围对应；

所述控制单元，用于控制所述电子狭缝运动，所述电子狭缝的运动速度与所述高斯光片的运动速度保持同步。

6.根据权利要求5所述的高斯光片成像***，其特征在于，所述控制单元，用于在所述高斯光片扫描完其运动方向的样本平面后，控制样本沿垂直高斯光片运动方向对应的样本平面的方向运动，以使所述高斯光片可以扫描不同的样本平面，直到所述高斯光片扫描获取完整的三维立体样本图像。

7.根据权利要求5或6所述的高斯光片成像***，其特征在于，所述高斯光片产生单元用于通过光学器件使所述高斯激光光束产生一个超薄高斯光片，所述高斯光片通过照明物镜射出，所述高斯光片产生单元通过驱动装置驱动照明物镜运动以控制所述高斯光片运动。

8.根据权利要求5或6所述的高斯光片成像***，其特征在于，所述高斯光片沿x轴方向投射到样品上，且高速扫描，扫描方向为x轴方向，所述样本移动方向为z轴方向，其中，所述高速扫描通过控制所述高斯光片和电子狭缝的运动速度实现。