[发明专利]一种基于DMD的调谐滤光装置及调谐滤光方法

说明书

本发明适用于显微光学成像技术领域，公开了一种基于DMD的调谐滤光装置及调谐滤光方法。调谐滤光装置包括出入光组件、数字微镜器件和用于对光束进行色散准直以使不同波长的光束在不同空间位置相互平行传输的色散准直装置，数字微镜器件具有多个微反射镜，所述色散准直装置与所述数字微镜器件之间设置有用于将不同波长的光束聚焦于所述微反射镜的聚焦部件。调谐滤光方法采用上述调谐滤光装置。本发明所提供的本发明实施例提供的基于DMD的调谐滤光装置，结构相对简洁，各个元件位置固定，而且滤光波长可快速调节，调谐滤光效果佳，具备高透过率的优势，可以实现任意波长滤光的调谐功能。

技术领域

本发明属于显微光学成像技术领域，尤其涉及一种基于DMD的调谐滤光装置及调谐滤光方法。

背景技术

现有的光学滤光片的工作波长单一且固定，一些可调谐的光学滤光器调谐能力有限，基本只能实现在同一时间，单一波长，单一带宽的调节。

荧光显微镜是用特定波长的光照射样品，样品受到激发后发射荧光，经由探测器(如PMT、CCD等)采集，硬件软件处理后即可得到样品的一些组织结构图像信息。一般来说，样品发射的荧光光谱的中心波长和激发光的波长不同，为了得到信噪比比较好的荧光图像结果，需要使用滤光片滤掉激发光以及其他杂散光，保证探测器采集到的信号皆来自于荧光。因此，光学滤光片是荧光显微系统中至关重要的元件，其性能直接影响荧光显微镜的成像效果。

很多生物组织样品，不同的结构成分能够激发出的荧光(包括自发荧光和荧光探针)光谱不同。而目前市场上应用广泛的光学滤光片工作波长单一且确定，使用这种滤光片，探测器采集到的信号为所有不同结构成分发出的荧光混合强度，不能够有效地进行区分。使用多种滤光片组合，并结合机械结构，如滤光轮等进行手动切换，不仅非常不便利，而且速度受限。因此，需要快速可调谐的光学滤光器满足不同的荧光成像需求。目前市场上主流的可调谐滤光器包括以下几种：LCTF(液晶可调谐滤光器)，AOTF(声光可调谐滤光器)，LLTF(基于体布拉格光栅的可调谐滤光器)。

专利公开号为CN101023388A公开的一种可调谐滤光器的设计图。该设计中主要包括光束准直器件、第一反射光栅、立方隅角、第二反射光栅，以及光束聚焦器件。其中，两个反射光栅皆是体布拉格衍射光栅，也可是同一光栅的不同部位。该可调谐滤光器的工作原理如下：光束准直元件将入射的光束准直，该准直光束被第一反射光栅色散，并反射至立方隅角。由立方隅角组成的反射系统接收色散光束，并将其反射至第二反射光栅。光束经过第二反射光栅重组后，经过光束聚焦元件进入输出端(探测器端)。第一反射光栅、第二反射光栅，和立方隅角布置在一定的位置和角度。光束经过第一反射光栅后，经色散按照不同波长在空间上分开，通过调节改变第一、第二反射光栅的角度，并且使该角度围绕光栅轴两倍化而改变立方隅角，保证只有特定波长的光能够被第二反射光栅重新收集后进入探测端，即实现了滤光波长调谐功能。这种使用布拉格光栅结构的滤光器通过对光栅的调整在实现滤光波长可调谐功能的同时，还具备了效率高，通带大等优点。上述设计虽然能够实现滤光波长的调谐控制，但是调节功能都有限，即基本很难实现同时任意多中心波长，带宽可变的滤光调谐功能。调谐自由度不够高，速度不够快限制了这些可调谐滤光器的应用场景。以上述专利公开号为CN101023388A的专利为例，虽然能够通过调整两个光栅以及反射系统的位置角度来调谐滤光波长，但是不可避免地要在系统中引入相应的调节转动结构，影响系统的稳定性；而且几个关键元件的位置角度需要精心布置，影响系统的易用性。更关键的是，不同的元件位置角度对应着不同的滤光波长，对于一些多荧光波长应用的场景，这种可调谐滤光器的设计就有些不适用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种基于DMD的调谐滤光装置及调谐滤光方法，其调谐滤光效果佳。