[發明專利]激光陣列掃描成像系統

有效

• 申請號: 201710328051.0
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107219618B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 劉偉偉;蘇強;林列;孫陸
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/24
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

本發明涉及掃描成像技術，提供一種激光陣列掃描成像系統，顯微成像裝置以及信號接收裝置，還包括激光陣列產生裝置，所述激光陣列產生裝置包括接收準直后激光的相位板以及與所述相位板配合聚焦形成激光陣列的第一聚焦透鏡，所述顯微成像裝置包括聚焦激光陣列至樣品上的透鏡組件以及反射攜帶樣品信息的激光陣列二向色鏡，所述信號接收裝置包括接收所述二向色鏡反射后激光陣列的第二聚焦透鏡以及收集所述第二聚焦透鏡透射光信號的探測器。本發明中通過利用相位板的激光陣列快速掃描成像技術，因其無損探傷、高分辨率、高成像速度、高性噪比以及三維層析探測的綜合優勢，在生物快速實時成像，活細胞檢測等方面均有重要的應用價值和市場推廣潛力。

技術領域

本發明涉及掃描成像技術，尤其涉及一種激光陣列掃描成像系統。

背景技術

顯微鏡作為人類歷史上最偉大的發明之一，是人類進入原子時代的標志。顯微鏡的出現把人類帶入到了一個微觀的世界，人們借助顯微鏡能夠觀察到各種各樣的微小的動物，植物乃至細胞組織結構。

而光學顯微成像技術由于其無損、高分辨、應用簡單等優點在近年來受到了越來越多的研究人員的關注。顯微成像已成為生物學尤其是神經科學研究者中的重要技術，但其成像速度受到傳統的單像素逐點掃描成像的限制，難以滿足神經科學快速實時成像的需求。

常見的掃描成像方式有三種：(1)二維平移臺(2)振鏡掃描(3)空間光調制器。第一種方式是將物體固定在二維平移臺上，二維平移臺帶動成像物體往復來回運動，進而進行單像素逐點掃描成像，成像速度比較低，通常需要數秒甚至數分鐘來成一幅圖像，遠遠不能滿足快速成像的需要；第二種方式采用雙軸振鏡成像，這種方式也是使用最為普遍的，掃描的主要原理是通過正交的雙軸振鏡快速偏折射實現激發光光束的快速的x、y方向掃描，該掃描技術的掃描速度小于每秒10幀，不能滿足快速實時成像的需求；第三種方式采用空間光調制器來調節空間光的相位，進而使得空間光進行偏折，從而單像素逐點掃描快速成像，使用高速空間光調制器掃描可以達到每秒30幀的成像速率，已經能夠實現視頻速度，這種方式存在一個嚴重的不足，雖然成像速率很高，但是相應地，激發光在每個像素點停留的時間太短，使圖像的信噪比降低。

通過對以上三種常用的掃描方式的分析，高信噪比和快速成像不能同時滿足的原因為：目前，對成像物體進行單像素點逐一二維掃描，從而導致成像耗時長(數秒，數分鐘甚至數小時)、掃描成像區域小(亞毫米量級)。提高掃描速度要犧牲圖像信噪比為前提，保證圖像信噪比就要犧牲成像速度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光陣列掃描成像系統，旨在用于解決現有的成像系統中信噪比較低的問題。

本發明是這樣實現的：

本發明實施例提供一種激光陣列掃描成像系統，顯微成像裝置以及信號接收裝置，還包括激光陣列產生裝置，所述激光陣列產生裝置包括接收準直后激光的相位板以及與所述相位板配合聚焦形成激光陣列的第一聚焦透鏡，所述顯微成像裝置包括聚焦激光陣列至樣品上的透鏡組件以及反射攜帶樣品信息的激光陣列二向色鏡，所述信號接收裝置包括接收所述二向色鏡反射后激光陣列的第二聚焦透鏡以及收集所述第二聚焦透鏡透射光信號的探測器。

進一步地，所述透鏡組件包括接收所述第一聚焦透鏡形成的激光陣列的第三聚焦透鏡以及接收所述第三聚焦透鏡透射光信號且聚焦激光陣列至樣品上的第四聚焦透鏡，所述二向色鏡位于所述第三聚焦透鏡至所述第四聚焦透鏡之間的光路上，且所述第三聚焦透鏡與所述第四聚焦透鏡之間的光軸與所述二向色鏡之間具有傾斜角。

進一步地，所述傾斜角為45度，所述第二聚焦透鏡垂直于所述第三聚焦透鏡。

進一步地，所述激光陣列產生裝置還包括準直鏡，且激光束經所述準直鏡透射至所述相位板上。

進一步地，所述相位板上設置有若干厚區以及若干薄區，且所述厚區所述薄區相間設置。

進一步地，激光束透射所述厚區與透射所述薄區之間的相位差為π。