[发明专利]一种凝视型快速光片共聚焦高维成像系统

说明书

本发明公开一种凝视型快速光片共聚焦高维成像系统，依次包括激发单元、后端接收单元、中部扫描单元、前置光学单元；激发单元依次包括准直透镜、第一柱透镜、第二柱透镜、第一反射镜；中部扫描单元依次包括第四柱透镜、振镜系统、扫描透镜、远心透镜，扫描透镜和远心透镜用于优化光束并进行扩束，振镜系统用于一维扫描；前置光学单元包括载物台、显微物镜、第二反射镜；后端接收单元依次包括二向色镜、滤光片、第三柱透镜、高光谱分光模组。本发明克服了传统点共聚焦系统扫描速度慢，数据单一的问题，具有高光谱分辨率和高深度分辨率，对于原位微生物探测、工业样品微结构检测等测量领域具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种凝视型快速光片共聚焦高维成像系统。

背景技术

共聚焦激光扫描显微镜是近十多年研制成的高光敏度、高分辨率的新型仪器。它以激光为光源，由共聚焦成像扫描系统、电子光学系统和微机图像分析系统组成。光束经聚焦后落在样品（组织厚片或细胞）不同深度的微小一点，并作移动扫描，通过电信号彩色显像，可使样品内任何一点的反射光形成的图像，都被准确地接收下来并产生信号，经过处理得到图像信号。然而共聚焦显微镜系统采集速度慢，效率低，并且缺少对样品分析的手段。目前，高光谱成像以多通道光谱技术为基础，集光学成像和光谱测量为一体，可以同时获取目标的图像信息和对应的光谱信息。高光谱成像能够对物质的结构和成分进行分析、测量和处理，具有分析精度高、测量范围广等优点，广泛应用于石油、材料、农学、地质勘探、生物化学、医药卫生、环境保护、安全检测等领域。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明公开了一种凝视型快速光片共聚焦高维成像系统。

一种凝视型快速光片共聚焦高维成像系统，依次包括激发单元、后端接收单元、中部扫描单元、前置光学单元；所述的激发单元依次包括准直透镜、第一柱透镜、第二柱透镜、第一反射镜；所述的中部扫描单元依次包括第四柱透镜、振镜系统、扫描透镜、远心透镜，扫描透镜和远心透镜用于优化光束并进行扩束，振镜系统用于一维扫描；所述的前置光学单元包括载物台、显微物镜、第二反射镜，从中部扫描单元出射的线激发光经过第二反射镜后入射到显微物镜，并聚焦在载物台上的待测样品形成光片；所述的后端接收单元依次包括二向色镜、滤光片、第三柱透镜、高光谱分光模组。

所述的一种凝视型快速光片共聚焦高维成像系统，线激发光通过显微物镜聚焦在样品表面形成光片，显微物镜焦平面处的荧光信号或反射光信号被高光谱分光模组接收，焦平面其他的位置的光被高光谱分光模组中的狭缝遮挡，通过显微物镜的轴向位移即可实现层析扫描。

所述的高光谱分光模组依次包括狭缝、准直透镜、棱镜-光栅-棱镜、聚焦透镜、相机，光从中部扫描单元出射至狭缝位置被准直透镜准直为平行光，经过棱镜-光栅-棱镜后，不同波长的光经聚焦透镜聚焦在相机感光面的不同位置，从而形成光谱图像。

所述的前置光学单元包括载物台、显微物镜、电动位移台、第二反射镜，电动位移台用于调节待测样品的距离实现聚焦。

所述的前置光学单元所述的前置光学单元包括载物台、显微物镜、液体变焦透镜、第二反射镜，所述的液体变焦透镜，用于实现快速变焦。

本发明的有益效果：

本发明采用线共聚焦光片来扫描待测样品荧光或反射图谱信息，结合层析技术进行深度扫描，将待测样品荧光或反射图谱数据融合成高维数据立方体。系统具有深度分辨率高，光谱分辨率高， 数据融合精度优良等特性，新的光谱形貌数据体极大的提升对物质微观检测和分析的准确率。

本发明克服了传统共聚焦系统采集速度慢，探测效率低，数据单一等问题，将线共聚焦技术融合光栅线推扫光谱成像技术，可以高精度的探测待测样品的荧光图谱或反射图谱数据。系统通过显微物镜的轴向运动，还可以对样品进行层析扫描， 这对于分析待测样品微观性质具有重要意义，在原位微生物探测、工业样品微结构检测等测量领域具有巨大的应用价值。

附图说明