[实用新型]一种小型片层光显微镜扫描系统

说明书

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种小型片层光显微镜扫描系统，系统包括激光扫描模块、片层光中继模块、光场显微镜模块以及图像采集模块，激光扫描模块实现激光的高速线扫描，并通过扫描透镜传输到片层光中继模块，片层光中继模块将高速线扫描的激光传输到探测样品处，以片层光的方式照明探测样品，光场显微镜在垂直于片层光的方向收集照明区域的显微图像，片层光中继模块与光场显微镜模块中均使用传像光纤束传递光学信号，用以实现小型化的片层光扫描系统，便于安装于探测对象上。

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种小型片层光显微镜扫描系统。

背景技术

近年来，片层光显微镜的发展备受生物医学研究者关注。通过使用柱面透镜或扫描振镜，可产生非常薄的片层光。在使用片层光照明样品的同时，从垂直于片层光的方向，使用显微镜对照明区域进行光学成像。该方法可实现“光学切片”效应，并且可使用普通的显微镜对“光学切片”进行成像，因此可实现高速三维成像的研究目的。

另一个方面，脑科学的研究是当前的研究热点。早期的脑科学研究是对小鼠的大脑生物切片进行科学实验。近年来，人们已不满足于此，因为大脑切片无法动态的研究小动物在具体的生物活动中的大脑情况。因此，人们开发了小型化的显微镜，并将该显微镜佩戴在小鼠的脑部。上述小型显微镜不会造成小鼠的运动障碍，可对自由活动的小鼠的脑部进行高精度的光学成像。

然而，当前运用于自由活动小鼠的小型显微镜，通常只能实现二维成像，无法实现高速的三维成像。片层光显微镜具有实现高速三维成像的能力。因此，本实用新型，将传像光纤束与光学扫描振镜系统进行组合，通过扫描振镜实现光线扫描，并通过传像光纤束将扫描的光线传导到小鼠脑部上方，进而使用非球面透镜将传像光纤束出射的光线聚焦到小鼠大脑处，实现片层光扫描。在垂直于片层光的方向，使用渐变折射率透镜、非球面透镜、微透镜阵列以及传像光纤束，实现片层光照明区域的成像。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种小型光片显微镜扫描系统，可使得降低片层光显微镜扫描的体积与重量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型包括激光扫描模块、片层光中继模块、光场显微镜模块以及图像采集模块，激光扫描模块实现激光的高速线扫描，并通过扫描透镜传输到片层光中继模块，片层光中继模块将高速线扫描的激光传输到探测样品处，以片层光的方式照明探测样品，光场显微镜在垂直于片层光的方向收集照明区域的显微图像。

所述的激光扫描模块，由激光器、扫描振镜、扫描透镜、电压信号发生器以及计算机组成，激光器发出的光线，经过扫描振镜以及扫描透镜后，聚焦于片层光中继模块的输入端，扫描振镜由电压信号发生器产生的电压信号控制转动，该电压信号由计算机产生。

所述的片层光中继模块，由第一传像光纤束以及非球面透镜组成，片层光中继模块的输入端为第一传像光纤束的输入端，该端面与激光扫描模块的扫描透镜的后焦面重合，高速扫描的激光聚焦在第一传像光纤束的输入端，并传输到第一传像光纤束的出射端，该出射端与非球面透镜安装在探测样品的上方，高速扫描的激光从出射端出射后，经过非球面透镜，在样品处形成片层光照明。

所述的光场显微镜，包括渐变折射率透镜、第一管透镜、微透镜阵列以及第二传像光纤束组成，其光轴方向与片层光照明系统的光轴方向垂直，渐变折射率透镜的焦点与片层光照明区域重合，片层光照明区域的光学图像信号，通过渐变折射率透镜以及第一管透镜后，聚焦于微透镜阵列处，第二传像光纤束的入射端紧贴微透镜阵列的出射面，光学图像信号经过微透镜阵列后到达第二传像光纤束的输入端，经第二传像光纤束后经其输出端传输到达图像采集模块。

所述的图像采集模块，是由显微物镜、第二管透镜、高灵敏度相机组成，显微物镜的物面与第二传像光纤束的出射端重合，从出射端发射的光学图像信号，经过显微物镜、第二管透镜后，聚焦于高灵敏度相机的感光面，该感光面与第二管透镜的后焦面重合。