一种小型片层光显微镜扫描系统技术方案

本实用新型专利技术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。

A Small Scanning System for Lamellar Light Microscope

The purpose of the utility model is to propose a small lamellar optical microscope scanning system, which includes a laser scanning module, a lamellar optical relay module, an optical field microscope module and an image acquisition module. The laser scanning module realizes high-speed line scanning of the laser, and transmits the laser to the lamellar optical relay module through a scanning lens. The lamellar optical relay module will achieve high-speed line scanning. The line scanning laser is transmitted to the detection sample and illuminates the detection sample by lamellar light. The light field microscope collects the microscopic image of the illumination area perpendicular to the lamellar light. The optical signal is transmitted by the image-transmitting optical fiber beam in both the lamellar light relay module and the field microscope module to realize a miniaturized lamellar light scanning system, which is easy to install on the detection object.

【技术实现步骤摘要】
一种小型片层光显微镜扫描系统
本技术属于光学
，具体涉及一种小型片层光显微镜扫描系统。
技术介绍
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，本技术，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。
技术实现思路
本技术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。本技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本技术包括激光扫描模块、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。所述扫描振镜，是一种安装在旋转电机上的高反射镜，该旋转电机的旋转角度与控制电压成正比，通过改变控制电压，可改变高反射镜的旋转角度，进而控制激光的扫描方向。本技术的有益效果。通过本技术的结构设置，可以实现一种小型片层光显微镜扫描系统，该扫描系统结构小巧，便于安装到探测样品上方，并且对探测样品的影响非常小，因此可以在生物医学实验中安装在可自由活动的实验动物的探测部位上方，通过该系统可对探测样品实现高速三维成像。附图说明图1为一种基于双轴扫描振镜的小型片层光显微镜扫描系统实施例1示意图。图2为一种基于单轴扫描振镜与柱面透镜的小型片层光显微镜扫描系统实施例2示意图。具体实施方式为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本技术的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本技术方案的限制，任何依据本技术构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本技术的技术方案范畴。实施例1下面结合附图1和实施例1对本技术作进一步说明。如图1所示，一种小型片层光显微镜扫描系统，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。所述的激光扫描模块，由激光器1、双轴扫描振镜2、扫描透镜3、电压信号发生器4以及计算机5组成，激光器1发出的准直光线，经过双轴扫描振镜2以及扫描透镜3后，聚焦于片层光中继模块的输入端6，双轴扫描振镜2由电压信号发生器4产生的电压信号控制转动，该电压信号由计算机5产生。所述的片层光中继模块，由第一传像光纤束7以及非球面透镜9组成，片层光中继模块的输入端6为第一传像光纤束7的输入端6，该端面与激光扫描模块的扫描透镜3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6，并传输到第一传像光纤束7的出射端8，该出射端8与非球面透镜9安装在探测对象10的上方，高速扫描的激光从出射端8出射后，经过非球面透镜，在探测对象10处形成片层光照明，出射端8与非球面透镜9的主平面距离为二倍焦距，片层光照明区域与非球面透镜的主平面距离也为二倍焦距，出射端8、非球面透镜9以及片层光照明区域三者之间呈4f光学系统。所述的光场显微镜，包括渐变折射率透镜11、第一管透镜12、微透镜阵列13以及第二传像光纤束15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11的焦点与片层光中继模块的非球面透镜9的二倍焦距位置重合，片层光照明区域的光学图像信号，通过渐变折射率透镜11以及第一管透镜12后，聚焦于微透镜阵列13处，第二传像光纤束的入射端14紧贴微透镜阵列13的出射面，光学图像信号经过微透镜阵列13后到达第二传像光纤束的输入端14，经第二传像光纤束15后从第二传像光纤束的输出端16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17、第二管透镜18、高灵敏度相机19组成，显微物镜17的物面与第二传像光纤束的出射端16重合，从出射端16发射的光学图像信号，经过显微物镜17、第二管透镜18后，聚焦于高灵敏度相机19的感光面，该感光面与第二管透镜18的后焦面重合。所述双轴扫描振镜2，是两套安装在旋转电机上的高反射镜，每一套高反射镜的旋转电机的旋转角度与控制电压成正比，通过改变控制电压，可改变高反射镜的旋转角度，进而控制激光的扫描方向，第一套高反射镜实现横向扫描、第二套高反射镜实现纵向扫描。实施例2下面结合附图2和实施例2对本技术作进一步说明。如图2所示，一种小型片层光显微镜扫描系统，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型片层光显微镜扫描系统，其特征在于包括激光扫描模块、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。

【技术特征摘要】
1.一种小型片层光显微镜扫描系统，其特征在于包括激光扫描模块、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。2.根据权利要求1所述的一种小型片层光显微镜扫描系统，其特征在于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。3.根据权利要求1所述的一种小型片层光显微镜扫描系统，其特征在于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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡夫鸿，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：新型
国别省市：海南,46