[發明專利]一種基于Spinning disk的全光學圖像掃描顯微裝置

在審

• 申請號: 202010044005.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111175228A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 王偉波;譚久彬;張寶元
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（中山）無人裝備與人工智能研究院
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/64
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;麥小嬋

本發明公開了一種基于Spinning disk的全光學圖像掃描顯微裝置，該裝置激光器、第一轉盤、分束鏡、第二轉盤、第三透鏡、樣品、相機；其中，第一轉盤設有N個第一透鏡，且第一轉盤與第二轉盤之間的距離等于第一透鏡的焦距；第二轉盤設有N個針孔板，第二轉盤的針孔板與第一轉盤的第一透鏡一一對應；每個針孔板的下方設有一個第二透鏡，且針孔板的上表面到第二透鏡中心的距離等于第二透鏡的焦距，其中，第二透鏡的焦距等于第二透鏡的半徑除以熒光光線入射角的正切值；第二透鏡中心到第三透鏡焦點的距離等于第二透鏡的半徑除以熒光光線入射角的二分之一的正切值。本發明無需將樣品圖像進行縮放，從而減少圖像的處理時間，進而提高圖像的采集效率。

技術領域

本發明涉及光學成像技術領域，尤其涉及一種基于Spinning disk的全光學圖像掃描顯微裝置。

背景技術

超分辨熒光顯微技術在生物成像領域意義重大。提高空間分辨率是科學家們不斷追求的目標。近年來，提出了多種超分辨技術，如模擬發射損耗(STED)顯微，結構照明顯微(SIM)圖像掃描顯微(ISM)和單分子定位顯微(SLM)，包括光激活定位顯微(PALM)和隨機光學重建顯微技術(STORM)等。

圖像掃描顯微成像技術(ISM)采用衍射受限的光斑作為光源對樣品照明，采用面陣型探測器成像，探測器的每一個像素點都可成像，最終可達到普通寬場顯微成像兩倍的分辨率。圖像掃描顯微成像技術因其結構簡單，避免光漂白現象、分辨率提升效果好等優勢而在生物成像方面顯示出較大的潛力，但為獲取一張圖像掃描顯微的高分辨率圖像，需要采集大量的原始圖像，并需要將每一個圖像縮放至原始圖像的一半，再進行合成，后續的圖像處理過程嚴重限制了圖像掃描顯微成像技術的成像速度。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種基于Spinning disk的全光學圖像掃描顯微裝置，無需將樣品圖像進行縮放，從而減少圖像的處理時間，進而提高圖像的采集效率。

為實現上述目的，本發明實施例提供了一種基于Spinning disk的全光學圖像掃描顯微裝置，包括激光器、第一轉盤、分束鏡、第二轉盤、第三透鏡、樣品、相機；

所述激光器與所述樣品之間依次設置所述第一轉盤、所述分束鏡、所述第二轉盤、所述第三透鏡，且所述激光器、所述第一轉盤、所述分束鏡、所述第二轉盤、所述第三透鏡設于同一光軸上；所述相機設于所述分束鏡的反射光軸上；

所述第一轉盤設有N個第一透鏡，且所述第一轉盤與所述第二轉盤之間的距離等于所述第一透鏡的焦距；

所述第二轉盤設有N個針孔板，其中，每個所述針孔板的上表面設有一個針孔，所述第二轉盤的針孔板與所述第一轉盤的第一透鏡一一對應；每個所述針孔板的下表面設有一個第二透鏡，且所述針孔板的上表面到所述第二透鏡中心的距離等于所述第二透鏡的焦距，其中，所述第二透鏡的焦距等于所述第二透鏡的半徑除以熒光光線入射角的正切值；

所述第二透鏡中心到所述第三透鏡焦點的距離等于所述第二透鏡的半徑除以熒光光線入射角的二分之一的正切值。

作為優選方案，所述第二轉盤的每個所述針孔板的針孔與對應的第一透鏡為同心關系。

作為優選方案，所述第一轉盤的圓心與所述第二轉盤的圓心之間通過豎直的支撐架進行連接。

作為優選方案，所述支撐架內設有驅動所述第一轉盤和所述第二轉盤轉動的主軸電機。

作為優選方案，所述激光器與所述第一轉盤之間設有偏振片，且所述激光器、所述偏振片設于同一光軸上。

作為優選方案，所述第三透鏡與所述樣品之間設有物鏡，且所述第三透鏡、所述物鏡、所述樣品設于同一光軸上。

作為優選方案，所述分束鏡與所述相機之間依次設有第四透鏡、濾光片、第五透鏡，且所述分束鏡、所述第四透鏡、所述濾光片、所述第五透鏡、所述相機設于同一反射光軸上。