[發(fā)明專利]一種凝視型快速光片共聚焦高維成像系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-04-09
• 公開（公告）號: CN114911044A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何賽靈;羅晶
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/26;G02B21/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發(fā)明公開一種凝視型快速光片共聚焦高維成像系統(tǒng)，依次包括激發(fā)單元、后端接收單元、中部掃描單元、前置光學(xué)單元；激發(fā)單元依次包括準(zhǔn)直透鏡、第一柱透鏡、第二柱透鏡、第一反射鏡；中部掃描單元依次包括第四柱透鏡、振鏡系統(tǒng)、掃描透鏡、遠(yuǎn)心透鏡，掃描透鏡和遠(yuǎn)心透鏡用于優(yōu)化光束并進(jìn)行擴(kuò)束，振鏡系統(tǒng)用于一維掃描；前置光學(xué)單元包括載物臺、顯微物鏡、第二反射鏡；后端接收單元依次包括二向色鏡、濾光片、第三柱透鏡、高光譜分光模組。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)點(diǎn)共聚焦系統(tǒng)掃描速度慢，數(shù)據(jù)單一的問題，具有高光譜分辨率和高深度分辨率，對于原位微生物探測、工業(yè)樣品微結(jié)構(gòu)檢測等測量領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凝視型快速光片共聚焦高維成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

共聚焦激光掃描顯微鏡是近十多年研制成的高光敏度、高分辨率的新型儀器。它以激光為光源，由共聚焦成像掃描系統(tǒng)、電子光學(xué)系統(tǒng)和微機(jī)圖像分析系統(tǒng)組成。光束經(jīng)聚焦后落在樣品（組織厚片或細(xì)胞）不同深度的微小一點(diǎn)，并作移動掃描，通過電信號彩色顯像，可使樣品內(nèi)任何一點(diǎn)的反射光形成的圖像，都被準(zhǔn)確地接收下來并產(chǎn)生信號，經(jīng)過處理得到圖像信號。然而共聚焦顯微鏡系統(tǒng)采集速度慢，效率低，并且缺少對樣品分析的手段。目前，高光譜成像以多通道光譜技術(shù)為基礎(chǔ)，集光學(xué)成像和光譜測量為一體，可以同時獲取目標(biāo)的圖像信息和對應(yīng)的光譜信息。高光譜成像能夠?qū)ξ镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行分析、測量和處理，具有分析精度高、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、材料、農(nóng)學(xué)、地質(zhì)勘探、生物化學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、安全檢測等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種凝視型快速光片共聚焦高維成像系統(tǒng)。

一種凝視型快速光片共聚焦高維成像系統(tǒng)，依次包括激發(fā)單元、后端接收單元、中部掃描單元、前置光學(xué)單元；所述的激發(fā)單元依次包括準(zhǔn)直透鏡、第一柱透鏡、第二柱透鏡、第一反射鏡；所述的中部掃描單元依次包括第四柱透鏡、振鏡系統(tǒng)、掃描透鏡、遠(yuǎn)心透鏡，掃描透鏡和遠(yuǎn)心透鏡用于優(yōu)化光束并進(jìn)行擴(kuò)束，振鏡系統(tǒng)用于一維掃描；所述的前置光學(xué)單元包括載物臺、顯微物鏡、第二反射鏡，從中部掃描單元出射的線激發(fā)光經(jīng)過第二反射鏡后入射到顯微物鏡，并聚焦在載物臺上的待測樣品形成光片；所述的后端接收單元依次包括二向色鏡、濾光片、第三柱透鏡、高光譜分光模組。

所述的一種凝視型快速光片共聚焦高維成像系統(tǒng)，線激發(fā)光通過顯微物鏡聚焦在樣品表面形成光片，顯微物鏡焦平面處的熒光信號或反射光信號被高光譜分光模組接收，焦平面其他的位置的光被高光譜分光模組中的狹縫遮擋，通過顯微物鏡的軸向位移即可實(shí)現(xiàn)層析掃描。

所述的高光譜分光模組依次包括狹縫、準(zhǔn)直透鏡、棱鏡-光柵-棱鏡、聚焦透鏡、相機(jī)，光從中部掃描單元出射至狹縫位置被準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直為平行光，經(jīng)過棱鏡-光柵-棱鏡后，不同波長的光經(jīng)聚焦透鏡聚焦在相機(jī)感光面的不同位置，從而形成光譜圖像。

所述的前置光學(xué)單元包括載物臺、顯微物鏡、電動位移臺、第二反射鏡，電動位移臺用于調(diào)節(jié)待測樣品的距離實(shí)現(xiàn)聚焦。

所述的前置光學(xué)單元所述的前置光學(xué)單元包括載物臺、顯微物鏡、液體變焦透鏡、第二反射鏡，所述的液體變焦透鏡，用于實(shí)現(xiàn)快速變焦。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用線共聚焦光片來掃描待測樣品熒光或反射圖譜信息，結(jié)合層析技術(shù)進(jìn)行深度掃描，將待測樣品熒光或反射圖譜數(shù)據(jù)融合成高維數(shù)據(jù)立方體。系統(tǒng)具有深度分辨率高，光譜分辨率高， 數(shù)據(jù)融合精度優(yōu)良等特性，新的光譜形貌數(shù)據(jù)體極大的提升對物質(zhì)微觀檢測和分析的準(zhǔn)確率。

本發(fā)明克服了傳統(tǒng)共聚焦系統(tǒng)采集速度慢，探測效率低，數(shù)據(jù)單一等問題，將線共聚焦技術(shù)融合光柵線推掃光譜成像技術(shù)，可以高精度的探測待測樣品的熒光圖譜或反射圖譜數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過顯微物鏡的軸向運(yùn)動，還可以對樣品進(jìn)行層析掃描， 這對于分析待測樣品微觀性質(zhì)具有重要意義，在原位微生物探測、工業(yè)樣品微結(jié)構(gòu)檢測等測量領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。

附圖說明