[发明专利]基于焦点调制的荧光显微系统及方法

权利要求书

1.一种基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述荧光显微系统包括光源组件、光路调制组件、聚光组件及光电检测组件；其中，

所述光源组件包含激光器，以产生照射至样品目标区域的光束；

所述光路调制组件将所述光束分离为非调制光束和待调制光束；

所述聚光组件位于所述光路调制组件下游，从所述光路调制组件出射的所述非调制光束通过所述聚光组件形成的初始显微光路后聚焦照射至所述样品目标区域；所述光路调制组件为所述待调制光束提供一与该初始显微光路共轭的一共轭光路，且所述光路调制组件能够周期性调制所述共轭光路的共轭位置，所述待调制光束经所述光路调制组件后形成调制光束，该调制光束进入所述初始显微光路，所述调制光束和所述非调制光束在所述荧光显微系统的成像物镜焦点处发生干涉，通过周期性调制所述共轭光路的共轭位置而纵向调制照射至样品目标区域的光束在所述成像物镜焦点处的焦点；

所述光电检测组件接收所述样品目标区域产生的光信号，并将所述光信号转换为电信号。

2.如权利要求1所述的基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述非调制光束经过所述聚光组件聚焦得到第一焦点，所述调制光束经过所述聚光组件聚焦得到第二焦点，所述第二焦点沿光轴方向在所述第一焦点前后来回扫动；以及所述光电检测组件解调所述电信号以提取当所述第一焦点和所述第二焦点重合时的所述电信号。

3.如权利要求2所述的基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述光路调制组件包括分光元件、第一反光元件和调制元件组；

其中，所述分光元件将所述光束分离为所述非调制光束和所述待调制光束；所述第一反光元件用于使所述非调制光束直接进入所述初始显微光路；所述调制元件组用于对所述待调制光束进行调制形成周期性变化的所述调制光束，并使其进入所述初始显微光路；以及所述分光元件为分光片、光栅或三棱镜，所述第一反光元件为反光镜。

4.如权利要求3所述的基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述调制元件组包括共轭物镜、第二反光镜和压电陶瓷；

其中，所述共轭物镜用于聚焦所述待调制光束；所述第二反光镜固定在沿所述共轭物镜的光轴方向周期扫动的所述压电陶瓷上，以反射调制后的所述待调制光束；以及所述调制光束经所述第二反光镜反射后，依次返回所述共轭物镜和所述分光元件后进入所述初始显微光路。

5.如权利要求4所述的基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述压电陶瓷在非工作状态时，所述待调制光束经所述共轭物镜聚焦得到的第三焦点落在所述第二反光镜上，所述第三焦点和所述第二焦点共轭，所述调制光束和非调制光束到达所述成像物镜焦点位置的光程相等。

6.如权利要求2所述的基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述聚光组件包括第三反光元件、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、二向色镜以及所述成像物镜；

其中，所述非调制光束和所述调制光束分别经过所述第三反光元件反射后，依次经由所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜聚焦以被扩束，然后经过所述二向色镜进入所述成像物镜聚焦；所述第三反光元件为二维扫描振镜或可变形微反射镜阵列；以及所述第一焦点位于所述成像物镜的焦平面上。

7.如权利要求6所述的基于焦点调制的荧光显微系统，其特征在于，所述光电检测组件包括第三聚焦透镜、光电倍增管及锁相放大器；

其中，所述样品目标区域产生的光信号经过所述成像物镜收集后，经由所述二向色镜入射至所述第三聚焦透镜，所述光电倍增管接收通过所述第三聚焦透镜聚焦的所述光信号并将其转换为电信号，所述锁相放大器解调所述电信号以提取所述第一焦点和所述第二焦点重合时的所述电信号。