[實用新型]一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720701453.6
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN207114882U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯科;龔薇;趙琪
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B21/00;G02B27/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 林超

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光學(xué)顯微成像領(lǐng)域，尤其是涉及一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在生物醫(yī)學(xué)研究中，由生物組織樣品折射率不均勻性引起的像差嚴(yán)重影響了生物樣品的成像質(zhì)量，并且隨著可觀測生物樣品厚度的增加，理想的聚焦變得更加困難。將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中，可利用可變形反射鏡或空間光調(diào)制器，對畸變波前進(jìn)行補償和校正，從而實現(xiàn)在生物組織內(nèi)部或者穿透生物組織的聚焦，得到衍射極限分辨率的圖像。

在傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)中，都采用單個波前校正器來校正單個引導(dǎo)星波前產(chǎn)生的畸變，波前校正器一般位于與顯微物鏡光瞳面共軛的位置，稱之為光瞳型波前校正器(pupil adaptive optical,PAO)。如圖1所示為傳統(tǒng)的聚焦顯微結(jié)構(gòu)，包括激光器16、準(zhǔn)直擴束透鏡17、準(zhǔn)直擴束透鏡18、空間光調(diào)制器19、聚焦透鏡20、散射介質(zhì)21、成像透鏡22、工業(yè)相機23。這種自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)只能校正光學(xué)系統(tǒng)引入的相對恒定像差，而無論是生物組織還是大氣湍流一般都是三維物體，不同位置產(chǎn)生的像差也是空間變化的，所以有效校正視場角很小。

實用新型內(nèi)容

為了克服上述問題，為了實現(xiàn)對空間變化的像差進(jìn)行大視場角校正，本實用新型的目的在于提供了一種大視場角多層共軛自適應(yīng)光學(xué)聚焦和顯微系統(tǒng)，采用多層共軛自適應(yīng)光學(xué)方式(multi-conjugate adaptive optical,MCAO)在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，使用多個波前校正器校正散射介質(zhì)不同厚度處產(chǎn)生的像差，克服了傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)視場角小、非目標(biāo)點校正誤差大、校正速度慢的缺點，可以實現(xiàn)大視場范圍內(nèi)的多區(qū)域聚焦和高分辨成像。

本實用新型的目的是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本實用新型從激光器發(fā)出的光經(jīng)過擴束鏡擴束后依次入射到三個空間光調(diào)制器上，空間光調(diào)制器調(diào)制后的光束聚焦到散射介質(zhì)內(nèi)部焦平面上，再經(jīng)成像透鏡通過工業(yè)相機或者光電倍增管探測成像；光束經(jīng)其中兩個空間光調(diào)制器校正散射介質(zhì)造成的像差，光束經(jīng)另一個空間光調(diào)制器校正光學(xué)系統(tǒng)引入的相對恒定像差。

所述的散射介質(zhì)分為兩層，進(jìn)入散射介質(zhì)的光束經(jīng)過散射后聚焦在散射介質(zhì)靠近成像側(cè)的表面；所述的三個空間光調(diào)制器包括兩個共軛型空間光調(diào)制器和一個光瞳型空間光調(diào)制器，兩個共軛型空間光調(diào)制器分別共軛于兩層散射介質(zhì)，分別以校正兩層散射介質(zhì)層各自在最終成像面上造成的像差；一個光瞳型空間光調(diào)制器放置于兩個共軛型空間光調(diào)制器和散射介質(zhì)之間，并位于聚焦透鏡靠近入射側(cè)的焦平面處，以校正光學(xué)系統(tǒng)在最終成像面上造成的相對恒定像差。

所述的散射介質(zhì)可采用離體生物組織、活體生物組織、含非熒光小球的瓊脂，或毛玻璃等其中的一種。

所述系統(tǒng)具體包括沿同一光軸依次布置的激光器、擴束系統(tǒng)、第一匯聚透鏡、第一共軛型空間光調(diào)制器、第一準(zhǔn)直透鏡、第二匯聚透鏡、第二共軛型空間光調(diào)制器、第二準(zhǔn)直透鏡、光瞳型空間光調(diào)制器、聚焦透鏡、第一散射介質(zhì)、第二散射介質(zhì)和聚焦成像系統(tǒng)；從激光器發(fā)出的光經(jīng)過擴束系統(tǒng)平行擴束后入射到第一匯聚透鏡，第一匯聚透鏡的出射光經(jīng)第一共軛型空間光調(diào)制器調(diào)制后入射到第一準(zhǔn)直透鏡，第一準(zhǔn)直透鏡出射平行光并入射到第二匯聚透鏡匯聚，第二匯聚透鏡出射光經(jīng)第二共軛型空間光調(diào)制器調(diào)制后入射到第二準(zhǔn)直透鏡，第二準(zhǔn)直透鏡出射光經(jīng)光瞳型空間光調(diào)制器調(diào)制后入射到聚焦透鏡，第一散射介質(zhì)和第二散射介質(zhì)相疊后布置在聚焦透鏡出射端前方，聚焦透鏡出射光依次經(jīng)第一散射介質(zhì)和第二散射介質(zhì)后被聚焦成像系統(tǒng)接收，聚焦透鏡出射光聚焦到第二散射介質(zhì)靠近聚焦成像系統(tǒng)側(cè)的表面。

所述的兩個共軛型空間光調(diào)制器需要通過4f系統(tǒng)進(jìn)行耦合轉(zhuǎn)接，兩個共軛型空間光調(diào)制器分別共軛于兩層散射介質(zhì)。

所述的第二共軛型空間光調(diào)制器、第二準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、第一散射介質(zhì)構(gòu)成了一套4f光學(xué)系統(tǒng)；所述的第一共軛型空間光調(diào)制器、第一準(zhǔn)直透鏡、第二匯聚透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、第二散射介質(zhì)構(gòu)成了兩套相串接的4f光學(xué)系統(tǒng)；所述的第一個共軛型空間光調(diào)制器共軛于第二層散射介質(zhì)的中間平面處，用于校正第二層(深層)散射介質(zhì)造成的像差；所述的第二個共軛型空間光調(diào)制器共軛于第一層散射介質(zhì)的中間平面處，用于校正第一層(淺層)散射介質(zhì)造成的像差。