[实用新型]一种具有轴向定位功能的荧光显微成像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种荧光显微成像领域，特别是涉及一种基于相位信息的微粒轴向定位荧光成像装置。

背景技术

荧光微粒，通常是指那些在激光照射下能够受激发并发出荧光的一类物质。在生物组织成像或单分子成像中经常遇到离散的荧光微粒，在大多数情况下，这些荧光微粒会随时间向空间各个方向运动，而正是由于这些不确定性的运动限制了该成像技术在其他领域的应用范围，因此，能够精确地探测荧光微粒的空间位置变化情况对许多应用都显得至关重要。在现有技术中，普通的荧光显微镜可以较精确地探测微粒在横向方向的位置变化，即X、Y方向的位置变化，而沿光轴方向的位置变化即沿Z轴的位置变化则难以探测，共聚焦显微镜虽然具有轴向层析成像能力，但成像速度慢，不能够捕捉荧光微粒在空间方向的快速位置变化。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型在荧光显微镜成像光路中引入一个光学相位分布装置，使获得的荧光微粒图像含有微粒的轴向位置信息。在物镜的焦面区域的荧光微粒经光路系统后在探测器上获得形状为双旁瓣图案的图像；当荧光微粒处于物镜焦面位置时，即物面处于物镜焦面位置时，荧光微粒经光学系统后所生成的双旁瓣图案中心连线作为基准线；当物面处于离焦位置时，荧光微粒所生成的旁瓣图像中心连线将与基准线成一角度，该角度值与离焦程度相关；由于荧光显微成像技术本身可以探测微粒在X、Y方向上的位置，通过定量测定该角度值后，可以获得荧光微粒的三维位置信息。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种具有轴向定位功能的荧光显微成像装置，包括：

激光器、第一透镜、二色镜、物镜、滤光片、筒镜、第三透镜、相位板、第二透镜、探测器；所述相位板其用于将荧光转化为多阶成像性质的荧光光束，以保证荧光光束带有相位信息；所述相位板和所述物镜的光瞳处于共轭位置；所述第三透镜位于所述筒镜和所述相位板之间，用于保证相位板和物镜的光瞳处于共轭位置；所述相位板位于所述第二透镜的后焦面上。

激光器，其为激光光源；

第一透镜，设置在所述激光器光路上，所述第一透镜位置可在所述激光器光路上前后调节；

二色镜，用于反射激光并透射荧光，所述二色镜设置在所述激光器光路上；

物镜，用于聚焦由所述二色镜反射而来的激光并收集由被激光照射的荧光物质所发出的荧光；

滤光片，用于滤除残留激光和杂散光，并透射荧光；

筒镜，与所述物镜匹配，并输出荧光；

第二透镜，其用于将具有多阶成像性质的荧光光束聚焦；

探测器，其为CCD传感器，用于接收所述具有多阶成像性质的荧光光束，生成双旁瓣图像；

计算机，采集和处理所述探测器所得数据。

沿激光光路行进方向，激光依次经过激光器、第一透镜、二色镜和物镜，并最终到达被照射样本，被照射样本经激光激发后发出荧光；沿荧光光路行进方向，荧光依次经过物镜、二色镜、滤光片、筒镜、第三透镜、相位板和第二透镜，并最终被探测器接收。

本实用新型的有益效果是：1)在传统荧光显微系统中加入相位信息，它能够在准确探测微粒在XY方向位置的基础上可以精确探测微粒轴向位置信息，从而获知荧光微粒的三维位置信息，进一步扩大了荧光显微成像技术在多个科研领域的应用范围；2)与现有大型荧光显微成像设备相比，装置结构更简单，造价成本更低廉，速度快。

附图说明

图1为本实用新型的具有轴向定位功能的荧光显微成像装置的结构示意图。

图2为本实用新型的双旁瓣图像中心连线和水平轴夹角与荧光微粒轴向位置的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，该具有轴向定位功能的荧光显微成像装置包括：激光器1、第一透镜2、二色镜3、物镜4、滤光片5、筒镜6、第三透镜7、相位板8、第二透镜9、探测器10和计算机11。