一种共聚焦微型显微镜制造技术

本发明专利技术公开了一种共聚焦微型显微镜，其特征在于，在照明光路上依次设置有扫描镜、中继透镜组、以及自聚焦透镜；在成像光路上依次设置有滤光片组、成像透镜、小孔或狭缝、以及光电探测器；所述扫描镜，用于调整照明光和发射光的方向；所述中继透镜组，使得扫描镜与自聚焦透镜光瞳匹配；所述自聚焦透镜，用于将照明光聚集到待成像样品上并收集所述样品发射的荧光；所述成像透镜，用于将发射光的荧光聚焦；所述小孔或狭缝，设置在所述成像透镜的焦平面上；本发明专利技术利用共聚焦原理，在微型荧光显微成像装置中实现了光学层析，抑制了焦外信号干扰，提高了对比度和信噪比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于荧光成像领域，更具体地，涉及一种共聚焦微型显微镜。
技术介绍
对活体生物组织成像，是生命科学研宄领域的一个重要手段。而其中对活体脑细胞的实时成像，已经成为了神经科学里面研宄动物行为与大脑神经元之间的联系的重要手段，在实验过程中给予动物一个刺激使动物做出行为，并观测动物脑区中特定区域神经元产生反应，这样可以建立起动物行为与其相关神经元分布之间的联系。通过测量在活动过程中，动物神经细胞的动作电位变化，来检测该神经细胞是否与此行为有关。由于电指示剂激发的光信号太弱，选择性差，在临床试验的效果并不理想，故通常研宄人员会用到钙指示剂来间接测量动作电位的变化。钙离子在细胞内的作用是维持细胞内外电化学梯度，细胞内的第二信使，动作电位变化频率和钙离子浓度变化有关，当神经细胞在行为过程中激活产生动作电位变化时，会引起细胞内钙离子浓度的增加，此时钙离子与钙指示剂结合产生荧光蛋白，在外界光照的刺激下激发荧光，便可以通过成像装置检测到荧光信号。在神经科学领域，研宄这种动物行为与功能神经元关联系主要通过活体实时成像的方法。目前，业内已经发展出了一种利用微型荧光显微装置对动物进行活体实时成像的方法。微型荧光显微装置体积小，镜体可固定于小鼠头部，其重量不会影响到小鼠的活动。现有的微型荧光显微成像装置采用的宽场光学成像，对三维结构的样品进行成像时存在焦外信号干扰，降低成像对比度和信噪比，严重时甚至会引起信号的误判。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种共聚焦显微镜，其目的在于提高成像对比度和信噪比，由此解决现有的微型荧光显微镜存在焦外信号干扰、引起信号的误判的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种共聚焦微型显微镜，在照明光路上依次设置有扫描镜、中继透镜组、以及自聚焦透镜；在成像光路上依次设置有滤光片组、成像透镜、小孔或狭缝、以及光电探测器；所述扫描镜，用于调整照明光和发射光的方向；所述中继透镜组，使得扫描镜与自聚焦透镜光瞳匹配；所述自聚焦透镜，用于将照明光聚集到待成像样品上并收集所述样品发射的荧光;所述成像透镜，用于将发射光的荧光聚焦；所述小孔或狭缝，设置在所述成像透镜的焦平面上；工作时，经准直的照明光经滤光片组反射在扫描镜上，反射后通过中继透镜组照射在自聚焦透镜上，通过自聚焦透镜聚焦在待成像样品上，激发荧光；所述样品发射的荧光通过被自聚焦透镜收集，沿照明光光路逆向，经过中继透镜组和扫描镜，投射在滤光片组上，透射后通过成像透镜聚焦，通过小孔或狭缝被光电探测器收集。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其成像光路上设置有小孔。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其光电探测器为微型光电倍增管。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其扫描镜为二维扫描镜，优选MEMS扫描镜。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其还包括照明聚光镜，设置在光源和滤光片组之间，用于将照明光在扫描方向上准直，为回转对称的透镜。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其成像光路上设置有狭缝。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其光电探测器光敏面与所述成像透镜焦平面重合，为线阵光电探测器。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其线阵光电探测器为线阵CMOS。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其扫描镜为微型扫描镜，优选MEMS扫描镜或微型旋转多面镜。优选地，所述共聚焦微型显微镜，其还包括照明聚光镜，设置在光源和滤光片组之间，用于将照明光在扫描方向上准直，为一对正交设置的柱透镜组成的透镜组。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:本专利技术利用共聚焦原理，在微型荧光显微成像装置中实现了光学层析，抑制了焦外信号干扰，提高了对比度和信噪比。【附图说明】图1是实施例1的光路结构图；图2是实施例2的光路结构图；图3是实施例3的光路结构图；图4是实施例3垂直于扫描方向照明光路结构；图5是实施例3垂直于扫描方向成像光路结构。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1为扫描镜，2为中继透镜，3为自聚焦透镜，4为滤光片，5为成像透镜，6为小孔，7为微型光电倍增管，8为光源，9为照明聚光镜，10为二向色镜，11为线阵CMOS光电探测器，12为柱透镜。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的共聚焦微型显微镜，在照明光路上依次设置有扫描镜1、中继透镜组2、以及自聚焦物镜3 ;在成像光路上依次设置有滤光片组、成像透镜5、小孔6或狭缝、以及光电探测器；优选地，还包括设置在光源8和滤光片组之间的照明聚光镜9。所述扫描镜1，用于调整照明光和发射光的方向；所述中继透镜组2，使得扫描镜I与自聚焦物镜3光瞳匹配；所述自聚焦物镜3，用于将照明光聚集到待成像样品上并收集所述样品发射的荧光;所述成像透镜5，用于将发射光的荧光聚焦；所述小孔6或狭缝，设置在所述成像透镜5的焦平面上；所述照明聚光镜9，用于将照明光在扫描方向上准直。工作时，经准直的照明光经滤光片组反射在扫描镜I上，反射后通过中继透镜组2照射在自聚焦物镜3上，通过自聚焦物镜3聚焦在待成像样品上，激发荧光；所述样品发射的荧光通过被自聚焦物镜3收集，沿照明光光路逆向，经过中继透镜组2和扫描镜I，投射在滤光片组上，透射后通过成像透镜5聚焦，通过小孔6或狭缝被光电探测器收集。当所述成像光路上设置的是小孔6时:所述光电探测器为微型光电倍增管7 ;所述扫描镜I为二位扫目苗镜，优选MEMS扫描镜；所述照明聚光镜9为回转对称的透镜。当所述成像光路上设置的是狭缝时:所述光电探测器光敏面与所述成像透镜5焦平面重合，为线阵光电探测器，优选为线阵CMOS光电探测器11 ;所述扫描镜I为微型扫描镜，优选MEMS扫描镜或微型旋转多面镜；所述照明聚光镜9为一对正交设置的柱透镜组成的透镜组。以下为实施例:实施例1一种共聚焦微型显微镜，如图1所示，在照明光路上依次设置有扫描镜1、中继透镜组2、以及自聚焦物镜3 ;在成像光路上依次设置有滤光片组、成像透镜5、小孔6、以及微型光电倍增管7 ;还包括设置在光源8和滤光片组之间的照明聚光镜9。所述滤光片组包括滤光片4和二向色镜10，用于调整光路和滤光。所述扫描镜I，用于调整照明光和发射光的方向，为MEMS扫描镜；所述中继透镜组2，将扫描镜I的镜面成像到自聚焦物镜3的入瞳上，使得扫描镜I与自聚焦物镜3光瞳匹配，为一对准直用非球面正透镜，二者的焦面重合；所述自聚焦物镜3，用于将照明光聚集到待成像样品上并收集所述样品发射的荧光，所述自聚焦物镜3长度为0.23节距，等效焦距约为0.6mm ;所述成像透镜5，用于将样品发射的荧光聚焦，焦距约为6_ ;所述小孔6，设置在所述成像透镜5的焦平面上；所述照明聚光镜9，用于将照明光在扫当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共聚焦微型显微镜，其特征在于，在照明光路上依次设置有扫描镜、中继透镜组、以及自聚焦透镜；在成像光路上依次设置有滤光片组、成像透镜、小孔或狭缝、以及光电探测器；所述扫描镜，用于调整照明光和发射光的方向；所述中继透镜组，使得扫描镜与自聚焦透镜光瞳匹配；所述自聚焦透镜，用于将照明光聚集到待成像样品上并收集所述样品发射的荧光；所述成像透镜，用于将发射光的荧光聚焦；所述小孔或狭缝，设置在所述成像透镜的焦平面上；工作时，经准直的照明光经滤光片组反射在扫描镜上，反射后通过中继透镜组照射在自聚焦透镜上，通过自聚焦透镜聚焦在待成像样品上，激发荧光；所述样品发射的荧光通过被自聚焦透镜收集，沿照明光光路逆向，经过中继透镜组和扫描镜，投射在滤光片组上，透射后通过成像透镜聚焦，通过小孔或狭缝被光电探测器收集。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾绍群，吕晓华，李蔚琳，胡庆磊，杨雄，李宁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42