[发明专利]一种深层散射介质中的三维成像系统及方法

权利要求书

1.一种深层散射介质中的三维成像系统，其特征在于：包括沿光路传播方向依次设置的光源、贝赛尔光束产生及扫描装置、荧光收集系统、信号探测部件以及图像采集系统，

所述光源为激光器，

所述贝塞尔光束产生及扫描装置包括沿光路设置的平移台、锥镜、第一透镜（1）、振镜以及4f系统；所述4f系统包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜放置在振镜的反射光路上，第二透镜（2）和第三透镜（3）之间的距离L=f2+f3，其中f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，所述锥镜放置在平移台上，所述锥镜与第一透镜之间的距离等于第一透镜的焦距f1，所述振镜（8）放置在第一透镜和第二透镜的焦点重合处，

所述信号探测部件的输入端朝向荧光收集系统的荧光输出端，所述信号探测部件的输出端与图像采集系统的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的深层散射介质中的三维成像系统，其特征在于：所述荧光收集系统包括双色镜以及物镜，所述双色镜放置在第三透镜的透射光路上，所述物镜放置在双色镜的透射光路上，物镜的另一端放置有样品。

3.根据权利要求1或2所述的深层散射介质中的三维成像系统，其特征在于：所述信号探测部件为光电倍增管或单光子探测器。

4.根据权利要求3所述的深层散射介质中的三维成像系统，其特征在于：还包括准直扩束系统，所述准直扩束系统设置在光源和贝赛尔光束产生及扫描装置之间，所述准直扩束系统包括沿光源传输方向设置的扩束器(5)和光阑(6)。

5.根据权利要求3所述的深层散射介质中的三维成像系统，其特征在于：还包括聚光镜（13）和第二光电倍增管（15），所述聚光镜设置在样品的一侧，与物镜相对，所述聚光镜的透射端朝向第二光电倍增管(15)。

6.一种深层散射介质中的三维成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】光源产生一束激光；

2】将激光转变为准贝塞尔光束；

3】将准贝塞尔光束通过第一透镜聚焦，在振镜上产生准贝塞尔光束的傅立叶频谱，形成两个正交的扫描光场；

4】将扫描光场通过双色镜后透射至物镜焦区，在物镜的焦区产生聚焦的、在z方向线状延伸的准贝塞尔光束；

5】获取图像：

5.1】转动振镜，准贝塞尔光束作为激发光对样品做垂直光轴的横向扫描，收集所产生的荧光并进行光电转换，通过图像采集系统得到样品的第一幅两维图像；

5.2】横向移动锥镜，然后转动振镜，准贝塞尔光束作为激发光对样品做垂直光轴的第二次横向扫描，收集所产生的荧光并进行光电转换，通过图像采集系统得到样品的第二幅两维图像；

5.3】对扫描得到的两幅两维图像进行体视合成，获得样品的三维分布信息。

7.根据权利要求6所述的深层散射介质中的三维成像方法，其特征在于：所述步骤5】具体为，物镜收集样品所产生的荧光，并通过双色镜反射给光电倍增管进行光电转换或聚光镜收集样品所产生的荧光，并透射给第二光电倍增管。

8.根据权利要求6或7所述的深层散射介质中的三维成像方法，其特征在于：在激光束转变为准贝塞尔光束之前还经过准直扩束。