[發明專利]一種將每兩條平行線光斑重組成共線線光斑的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110488016.1
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113267495B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 袁菁;金銳;駱清銘;龔輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學蘇州腦空間信息研究院
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 杭州宇信聯合知識產權代理有限公司 33401
• 代理人: 王健

本發明公開了一種將每兩條平行線光斑重組成共線線光斑的裝置及方法。裝置包括兩套中繼系統，將每兩條平行線光斑分別從不同角度共軛到空間中的另一位置，形成兩條重合或平行的共軛線光斑，還包括兩個相互垂直、交線垂直于兩條共軛線光斑所在的平面且與兩條共軛線光斑之間的距離相等的第二反射面，兩條共軛線光斑分別通過兩個第二反射面反射后形成共線線光斑。當為重合狀態時，通過反射形成相連的共線線光斑，當為平行狀態時，經過反射形成具有間隔的共線線光斑。可以一次共線成像，與現有共面成像相比，能大幅減少探測浪費，提高成像通量，且成像通量不受橫向間隔的約束影響，從而能更加靈活地進行多層信號掃描的位置調節。

技術領域

本發明屬于顯微光學多層成像技術領域，更具體地，涉及一種將每兩條平行線光斑重組成共線線光斑的裝置及方法。

背景技術

常規顯微鏡只能清晰成像較薄景深范圍內的樣本。為了提高對三維生物樣本的成像通量，開發了多層成像技術，例如將不同深度的樣本面共軛到一個面陣相機的不同區域，從而實現對多層樣本的共面成像。但是寬場的成像方式沒有去除背景干擾的能力，這導致圖像對比度較低，因此，線掃描的成像方式可以利用狹縫共聚焦的層析能力，提高圖像的對比度。

公開號為CN108982503A的專利中公開了一種基于梯度反射的多層信號共面并行探測方法，通過梯度補償反射鏡將具有軸向位移差和橫向位移差的多層條帶信號進行校正補償，從而可以使用面陣探測裝置將多層條帶信號進行共面探測。

然而，在這種多層掃描成像系統中，多條線照明激發不同深度的樣本產生的多層信號往往會在成像面有較大彌散，為了避免信號串擾，相鄰兩個條帶信號(相鄰兩條線光斑)之間在面陣探測裝置上通常會間隔有至少數十個像素。并且，由于信號光具有一定的發散角度，在使用梯度補償反射鏡時為了避免阻擋，兩條線光斑之間的距離也會隨著補償的軸向位移差的變大而變大，最終也會導致在面陣探測裝置上相鄰兩個條帶信號之間存在較大的間隔，這種較大的冗余間隔會引起冗余采集，降低成像通量以及成像的掃描速度，限制了多層線掃描成像系統在快速成像，例如活體成像中的應用。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種將每兩條平行線光斑重組成共線線光斑的裝置及方法，其目的在于解決現有技術中多層線光斑進行共面成像時具有較大冗余間隔的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種將每兩條平行線光斑重組成共線線光斑的裝置，包括兩套中繼系統，兩套中繼系統將每兩條平行線光斑分別從不同角度共軛到空間中的另一位置，形成兩條重合或兩條平行的共軛線光斑；

還包括位于兩套中繼系統出射路徑上的兩個第二反射面，兩個第二反射面相互垂直，它們的交線垂直于兩條共軛線光斑所在的平面且與兩條共軛線光斑之間的距離相等，兩條共軛線光斑分別通過兩個第二反射面反射后形成共線線光斑。

通過上述技術方案，中繼系統將每兩條平行線光斑中繼到空間中的另一位置，獲得兩條共軛線光斑，當這兩條共軛線光斑為重合狀態時，再通過第二反射面的反射，形成相連的共線線光斑，當這兩條共軛線光斑為平行狀態時，經過第二反射面的反射，形成中間具有一定間隔的共線線光斑。因此，可以一次共線成像，相比于現有技術中的共面成像，能大幅減少探測裝置的浪費，提高成像通量，而且將平行線光斑重組成共線線光斑后，就不受橫向間隔的約束影響，從而能更加靈活地進行多層信號掃描的位置調節。

本發明的另一個方面提供了一種共線成像系統，包括上述的裝置，還包括位于兩個第二反射面出射路徑上的探測裝置，所述共線線光斑一次成像在所述探測裝置的一個線陣上。

通過上述技術方案，將重組后的共線線光斑一次成像在探測裝置的一個線陣上，也就是說在對樣本的不同深度同時進行光學層析成像時，一次可以同時獲取樣本多層的信號，且不會產生冗余探測，有利于提高成像通量及線掃描的速度，那么在對活體進行掃描成像時，能在有用的生物信號產生變化前快速地記錄下來。