[發明專利]光束復用共聚焦成像裝置及成像方法

有效

• 申請號: 202010591075.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111751340B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 孫長勝;李伸朋;崔健
• 申請（專利權）人: 寧波舜宇儀器有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G02B27/10
• 代理公司: 北京謹誠君睿知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 陸鑫;延慧

本發明涉及一種光束復用共聚焦成像裝置及成像方法，成像裝置包括光源單元，輸出包含n種波長的激光合束或n種波長的子光束，n≥2；二色分光單元，設有m個二色分光鏡和熒光發射濾色片，用于透射激光光束，反射熒光光束，且m＝n；子光束操縱單元，用于實現所述子光束之間相對角度的操縱與改變；掃描單元，設置在子光束操縱單元與顯微鏡物鏡之間用于引導光束；熒光探測單元，設有k個熒光探測器用于接收所述二色分光單元反射的熒光光束，且k＝n，以及控制與信息處理單元。本發明的光束復用共聚焦成像裝置可以兼顧掃描速度快及可以操縱改變多光束在樣本表面形成照明聚焦點的相對位置。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，尤其涉及一種光束復用共聚焦成像裝置及成像方法。

背景技術

在生物科學領域，共聚焦顯微鏡成像技術的應用越來越廣泛。共聚焦是通過與顯微鏡物鏡共軛的位置設置照明小孔與成像小孔，減小樣本上被照明的激發區域，并阻擋來自樣本焦面之外的雜光，可以取得增強襯度與提高分辨能力等優勢，具備光學切片成像的能力。然而由于小孔的存在，共聚焦顯微鏡同時只能對樣本上一個點成像，如要獲取二維、三維信息，需要通過樣本表面的二維掃描、甚至移動焦面來實現。目前常用的掃描方式包括單光束和多光束掃描兩種。

單光束掃描是通過偏擺平面鏡實現一束激光在樣本上的XY二維掃描，掃描速度受限于偏擺鏡的偏擺的頻率。另一方面，單光束掃描方式在進行多通道成像(不同熒光染料的同時成像)時，無法從根本上避免兩種及以上的熒光染料熒光光譜相互交疊現象，這使得多通道成像需要按照時序依次進行，從而也可限制成像速度。

多光束掃描可通過旋轉盤方式實現，旋轉盤掃描方式可以實現同時多光束照射到樣本上，相比于單光束可以提升掃描速度，但是多個光束在樣本上的距離不能改變，因此無法實現感興趣區域的縮放和平移成像等功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光束復用共聚焦成像裝置及成像方法，解決現有技術中掃描速度慢、多光束在樣本上距離不能改變的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種光束復用共聚焦成像裝置，包括：

光源單元，用于輸出包含n種波長的激光合束或n種波長的子光束，n≥2；

二色分光單元，設有m個二色分光鏡和熒光發射濾色片，用于透射激光光束，反射熒光光束，且m＝n；

子光束操縱單元，用于實現所述子光束之間相對角度的操縱與改變；

掃描單元，設置在所述子光束操縱單元與顯微鏡物鏡之間用于引導光束；

熒光探測單元，設有k個熒光探測器用于接收所述二色分光單元反射的熒光光束，且k＝n；

以及控制與信息處理單元。

根據本發明的一個方面，所述光源單元輸出包含n種波長的激光合束時，所述光束復用共聚焦成像裝置還包括子光束生成單元，用于將所述光源單元輸出的激光合束按照能量或按照激光合束包含的波長成分分成n束子光束，n≥2。

根據本發明的一個方面，所述子光束生成單元包括光纖分束器和/或分束鏡將所述光源單元輸出的激光合束按照能量分成n束子光束。

根據本發明的一個方面，所述子光束生成單元包括光纖波分復用器和/或二色分光鏡將所述光源單元輸出的激光合束按照波長成分分成n束子光束。

根據本發明的一個方面，所述子光束操縱單元用于將光束輸出改變為光纖端口輸出，并控制所述光纖端口的相對位置。

根據本發明的一個方面，所述光纖端口與所述熒光樣本物側焦面光學共軛。

根據本發明的一個方面，所述子光束操縱單元包括與子光束數目一致的光纖耦合透鏡、光纖、光束操縱機械結構以及準直透鏡；