[發(fā)明專利]一種深層散射介質(zhì)中的三維成像系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210384895.4
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102944540A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉彤;楊延龍;姚保利;雷銘;鄭娟娟;嚴(yán)紹輝;但旦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

1.一種深層散射介質(zhì)中的三維成像系統(tǒng)，其特征在于：包括沿光路傳播方向依次設(shè)置的光源、貝賽爾光束產(chǎn)生及掃描裝置、熒光收集系統(tǒng)、信號探測部件以及圖像采集系統(tǒng)，

所述光源為激光器，

所述貝塞爾光束產(chǎn)生及掃描裝置包括沿光路設(shè)置的平移臺、錐鏡、第一透鏡（1）、振鏡以及4f系統(tǒng)；所述4f系統(tǒng)包括第二透鏡和第三透鏡，所述第二透鏡放置在振鏡的反射光路上，第二透鏡（2）和第三透鏡（3）之間的距離L=f2+f3，其中f2為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，所述錐鏡放置在平移臺上，所述錐鏡與第一透鏡之間的距離等于第一透鏡的焦距f1，所述振鏡（8）放置在第一透鏡和第二透鏡的焦點(diǎn)重合處，

所述信號探測部件的輸入端朝向熒光收集系統(tǒng)的熒光輸出端，所述信號探測部件的輸出端與圖像采集系統(tǒng)的輸入端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層散射介質(zhì)中的三維成像系統(tǒng)，其特征在于：所述熒光收集系統(tǒng)包括雙色鏡以及物鏡，所述雙色鏡放置在第三透鏡的透射光路上，所述物鏡放置在雙色鏡的透射光路上，物鏡的另一端放置有樣品。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深層散射介質(zhì)中的三維成像系統(tǒng)，其特征在于：所述信號探測部件為光電倍增管或單光子探測器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深層散射介質(zhì)中的三維成像系統(tǒng)，其特征在于：還包括準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，所述準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)設(shè)置在光源和貝賽爾光束產(chǎn)生及掃描裝置之間，所述準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)包括沿光源傳輸方向設(shè)置的擴(kuò)束器(5)和光闌(6)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深層散射介質(zhì)中的三維成像系統(tǒng)，其特征在于：還包括聚光鏡（13）和第二光電倍增管（15），所述聚光鏡設(shè)置在樣品的一側(cè)，與物鏡相對，所述聚光鏡的透射端朝向第二光電倍增管(15)。

6.一種深層散射介質(zhì)中的三維成像方法，其特征在于：包括以下步驟：

1】光源產(chǎn)生一束激光；

2】將激光轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)貝塞爾光束；

3】將準(zhǔn)貝塞爾光束通過第一透鏡聚焦，在振鏡上產(chǎn)生準(zhǔn)貝塞爾光束的傅立葉頻譜，形成兩個(gè)正交的掃描光場；

4】將掃描光場通過雙色鏡后透射至物鏡焦區(qū)，在物鏡的焦區(qū)產(chǎn)生聚焦的、在z方向線狀延伸的準(zhǔn)貝塞爾光束；

5】獲取圖像：

5.1】轉(zhuǎn)動(dòng)振鏡，準(zhǔn)貝塞爾光束作為激發(fā)光對樣品做垂直光軸的橫向掃描，收集所產(chǎn)生的熒光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，通過圖像采集系統(tǒng)得到樣品的第一幅兩維圖像；

5.2】橫向移動(dòng)錐鏡，然后轉(zhuǎn)動(dòng)振鏡，準(zhǔn)貝塞爾光束作為激發(fā)光對樣品做垂直光軸的第二次橫向掃描，收集所產(chǎn)生的熒光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，通過圖像采集系統(tǒng)得到樣品的第二幅兩維圖像；

5.3】對掃描得到的兩幅兩維圖像進(jìn)行體視合成，獲得樣品的三維分布信息。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深層散射介質(zhì)中的三維成像方法，其特征在于：所述步驟5】具體為，物鏡收集樣品所產(chǎn)生的熒光，并通過雙色鏡反射給光電倍增管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換或聚光鏡收集樣品所產(chǎn)生的熒光，并透射給第二光電倍增管。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的深層散射介質(zhì)中的三維成像方法，其特征在于：在激光束轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)貝塞爾光束之前還經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束。