[发明专利]一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像方法及装置

权利要求书

1.一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像装置，其特征在于所述装置包括：激光扫描系统、自适应像差校正系统、谐波信号激发系统、谐波信号探测系统、宽场成像系统、以及图像重建与数据处理系统；

其中：所述激光扫描系统包括超短脉冲激光光源、光开关、光束变换单元，以及光束扫描元件；超短脉冲激光光源用于提供产生谐波信号的激发脉冲光，光开关用于激发光的开关控制，光束变换单元用于调整所述激发脉冲光光束尺寸，光束扫描元件用于激发光对样品的扫描；

所述自适应像差校正系统置于激光扫描系统之后，包括透镜组、波前传感器和动态光学元件；透镜组用于连接光束扫描元件和动态光学元件，波前传感器用于波前传感，动态光学元件用于调制光路波前从而校正成像过程中的像差；

所述谐波信号激发系统置于自适应像差校正系统之后，包括透镜组和显微物镜，由该透镜组连接所述动态光学元件及所述显微物镜后入瞳面，并构成4f系统，用于激发光束的聚焦及谐波信号的激发；

所述谐波信号探测系统包括三维微位移台、谐波信号探测物镜、透镜、二向色镜、滤光片、以及光电探测器；对于反射式探测，谐波信号探测物镜即为显微物镜；对于透射式探测，谐波信号探测物镜置于样品的透射端；透镜用于谐波信号的聚焦，二向色镜用于二次、三次谐波信号的分离，滤光片用于滤除谐波信号以外的杂散光，光电探测器用于谐波信号的采集；

所述宽场成像系统包括LED光源、透镜组、宽场成像相机；LED光源用于宽场照明，透镜组用于光路调整，宽场成像相机用于成像；

所述图像重建与数据处理系统，与所述激光扫描系统中的扫描元件和所述自适应像差校正系统中的动态光学元件以及光电探测器相连，用于对成像器件采集到的扫描图像进行全局图像处理；

所有光学元件的光学面中心与入射激光和谐波信号的中心光束形成的光轴重合，所有透镜均垂直于光轴。

2.根据权利要求1所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像装置，其特征在于所述的动态光学元件为可变形反射镜或空间光调制器，或可变形反射镜、空间光调制器组成的联用系统。

3.根据权利要求1所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像装置，其特征在于所述的光束扫描元件可以是扫描振镜或声光偏转器。

4.根据权利要求1所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像装置，其特征在于所述的超短脉冲激光光源及光束变换系统中，超短脉冲激光光源选用飞秒脉冲激光光源。

5.根据权利要求1所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像装置，其特征在于所述的谐波信号探测系统，采用二次三次谐波同步探测；二向色镜用于分离二次、三次谐波信号；滤光片透过波长分别对应二次、三次谐波信号波长；独立的两个光电探测器分别探测二次谐波和三次谐波信号，探测器灵敏波长分别对应相应的二次、三次谐波波长。

6.一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)激光扫描系统产生短脉冲激光扫描光束；

(2)自适应像差校正系统通过调制光路波前，实现像差的自适应校正；

(3)谐波信号激发系统激发样品，产生谐波信号；

(4)谐波信号探测系统收集谐波信号并进行二次、三次谐波信号分离、滤波及同步探测；

(5)图像重建与数据处理系统对光电探测器采集到的信号进行图像重建和数据处理，重构出最终的谐波图像。

7.根据权利要求6所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像方法，其特征在于所述的自适应像差校正依照有无波前传感，可选用有波前传感方式或无波前传感方式进行像差校正。

8.根据权利要求6所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像方法，其特征在于谐波信号既可以反射式探测也可以透射式探测。

9.根据权利要求6所述的一种自适应二次三次谐波联合探测显微成像方法，其特征在于所述的图像重建和数据处理可单独形成二次谐波图像或三次谐波图像以及二次、三次谐波融合图像。