一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统，包括：依次耦合的超连续谱激光发生装置、激光波长选择装置和成像装置。所述超连续谱激光发生装置发出超连续谱激光光束至所述激光波长选择装置，所述激光波长选择装置按照预设规则依次选通所获取的所述超连续谱激光光束中不同波长的单波长激光光束，所述成像装置依次获取所述待测物经多个所述单波长激光光束激发后发出的多个单色荧光，根据所获取的多个所述单色荧光生成多个单色荧光图像，将多个所述单色荧光图像叠加以获得所述待测物的多色荧光图像。能够减少待测物内不同的荧光团被照射的频率和时间，有效减少光热损伤和光漂白的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及荧光成像领域，具体而言，涉及一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统。
技术介绍
基于荧光标记的光学成像能够将不同的荧光团(包括荧光蛋白，染料等)特异性地标记到待测物的内部。这些荧光团能够在待测物内长期稳定地存在和可重复地观察。然而，多色荧光标记的待测物成像的探测待测物深层组织成像仍面临一定的难题。一方面，由于激发光在穿透组织时会经历强烈的散射和吸收，因此，要求成像系统的成像深度必须足够大；另一方面，由于多色荧光团的最优激发波长各不相同，因此，要求宽谱光源的功率谱密度足够高，才能充分有效地激发多色荧光团。现有的成像系统多采用可长波激发的染料和高亮度光源(如大功率的热炽灯，LED和激光器等)以提升激发光的穿透深度和亮度。然而，这些光源用于多色荧光成像都存在一些不足：热炽灯(如卤钨灯和氙灯)的光谱几乎能够覆盖所有荧光团的激发峰值，但是使用寿命有限且大功率连续光照射可能引起光热损伤和光漂白，无法实现高亮度的多色荧光激发；而LED和固体激光器的光谱线宽有限，也难以实现多色荧光激发。为了实现更深的穿透深度，一些研究者使用可长波激发的染料和高亮度光源(如大功率的热炽灯，LED和激光器等)以提升激发光的穿透深度和亮度。然而，这些光源用于多色荧光成像都存在一些不足：热炽灯(如卤钨灯和氙灯)的光谱几乎能够覆盖所有荧光团的激发峰值，但是使用寿命有限且大功率连续光照射可能引起光>热损伤和光漂白，无法实现高亮度的多色荧光激发；而LED和固体激光器的光谱线宽有限，也难以实现多色荧光激发。因此，荧光成像受限于现有激发光源，其用于深层组织的多色标记研究存在一定的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统，以解决上述的问题。第一方面，本专利技术实施例提供的一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统，包括：依次耦合的超连续谱激光发生装置、激光波长选择装置和成像装置。所述超连续谱激光发生装置用于发出超连续谱激光光束至所述激光波长选择装置。所述激光波长选择装置用于按照预设规则依次选通所获取的所述超连续谱激光光束中不同波长的单波长激光光束。所述成像装置用于依次获取所述待测物经多个所述单波长激光光束激发后发出的多个单色荧光，根据所获取的多个所述单色荧光生成多个单色荧光图像，将多个所述单色荧光图像叠加以获得所述待测物的多色荧光图像。优选地，所述超连续谱激光发生装置包括：超连续谱光源和光纤准直器，所述超连续谱光源和光纤准直器耦合。所述超连续谱光源用于发出所述超连续谱激光光束至所述光纤准直器。所述光纤准直器用于将所述超连续谱激光光束准直成平行光束后发送至所述激光波长选择装置。优选地，所述激光波长选择装置包括：偏振器和声光可调滤光片，所述偏振器和声光可调滤光片耦合。所述偏振器用于将所述超连续谱激光光束的偏振方向转换为线偏振方向并输出。所述声光可调滤光片用于按照预设规则依次选通所述偏振器输入的超连续谱激光光束内不同波长的单波长激光光束并输出。优选地，所述激光波长选择装置还包括：光强调节装置，所述偏振器与所述光强调节装置耦合，所述光强调节装置与所述声光可调滤光片耦合。所述光强调节装置用于调节所述偏振器输入的线偏振方向的超连续谱激光光束的光强度，并将调节后的超连续谱激光光束发送至所述声光可调滤光片。优选地，还包括与所述激光波长选择装置耦合的照明装置，所述照明装置用于将所述激光波长选择装置输出的多个单波长激光光束依次扩束后照射所述待测物。优选地，所述照明装置包括非球面准直透镜和反射镜，所述激光波长选择装置与所述非球面准直透镜耦合，所述非球面准直透镜与所述反射镜耦合。所述非球面准直透镜用于将输入的多个单波长激光光束依次进行扩束并输出。所述反射镜用于将经扩束的多个单波长激光光束反射到待测物。优选地，所述成像装置包括：成像镜头和相机，所述成像镜头与所述相机耦合。所述成像镜头用于将所接收的每个单色荧光聚焦到所述相机。所述相机用于根据所获取的多个所述单色荧光生成多个单色荧光图像，将多个所述单色荧光图像叠加以获得所述待测物的多色荧光图像。优选地，所述成像装置还包括带通滤光器，所述成像镜头与所述带通滤光器耦合，所述带通滤光器与所述相机耦合。所述带通滤光器用于将所述成像镜头输出的单色荧光以外的光滤掉，将所接收的单色荧光选通后输入到所述相机。优选地，所述相机为CCD相机。优选地，还包括：承载平台，所述待测物放置于所述承载平台上，所述承载平台用于将所述待测物移动至所述成像装置的成像视野内。本专利技术实施例中，超连续谱激光发生装置发出的超连续谱激光光束具有超宽光谱和超短脉冲的特性。其中，超宽光谱能够覆盖待测物的所有受激的单色荧光的波长范围，而超短脉冲具有较强的穿透性，具有较高的成像深度，便于进行高深度的多色荧光成像。因此，本专利技术实施例通过激光波长选择装置依次选择超连续谱激光光束中不同波长的单色激光光束，成像装置依次获取所述待测物经多个所述单波长激光光束激发后发出的多个单色荧光，根据所获取的多个所述单色荧光生成多个单色荧光图像，将多个所述单色荧光图像叠加以获得所述待测物的多色荧光图像。与现有技术相比，能够减少待测物内不同的荧光团被照射的频率和时间，有效减少光热损伤和光漂白的发生。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1示出了本专利技术较佳实施例提供的基于超连续谱光源的多色荧光成像系统的结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统，其特征在于，包括：依次耦合的超连续谱激光发生装置、激光波长选择装置和成像装置；所述超连续谱激光发生装置用于发出超连续谱激光光束至所述激光波长选择装置；所述激光波长选择装置用于按照预设规则依次选通所获取的所述超连续谱激光光束中不同波长的单波长激光光束；所述成像装置用于依次获取所述待测物经多个所述单波长激光光束激发后发出的多个单色荧光，根据所获取的多个所述单色荧光生成多个单色荧光图像，将多个所述单色荧光图像叠加以获得所述待测物的多色荧光图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于超连续谱光源的多色荧光成像系统，其特征在于，
包括：依次耦合的超连续谱激光发生装置、激光波长选择装置和成
像装置；
所述超连续谱激光发生装置用于发出超连续谱激光光束至所述
激光波长选择装置；
所述激光波长选择装置用于按照预设规则依次选通所获取的所
述超连续谱激光光束中不同波长的单波长激光光束；
所述成像装置用于依次获取所述待测物经多个所述单波长激光
光束激发后发出的多个单色荧光，根据所获取的多个所述单色荧光
生成多个单色荧光图像，将多个所述单色荧光图像叠加以获得所述
待测物的多色荧光图像。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超连续谱激
光发生装置包括：超连续谱光源和光纤准直器，所述超连续谱光源
和光纤准直器耦合；
所述超连续谱光源用于发出所述超连续谱激光光束至所述光纤
准直器；
所述光纤准直器用于将所述超连续谱激光光束准直成平行光束
后发送至所述激光波长选择装置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光波长选
择装置包括：偏振器和声光可调滤光片，所述偏振器和声光可调滤
光片耦合；
所述偏振器用于将所述超连续谱激光光束的偏振方向转换为线
偏振方向并输出；
所述声光可调滤光片用于按照预设规则依次选通所述偏振器输
入的超连续谱激光光束内不同波长的单波长激光光束并输出。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述激光波长选
择装置还包括：光强调节装置，所述偏振器与所述光强调节装置耦
合，所述光强调节装置与所述声光可调滤光片耦合；
所述光强调节装置用于调节所述偏振器输入的线偏振方向的超

【专利技术属性】
技术研发人员：罗韵，梁小宝，赵磊，朱启华，李超，张昊宇，黎玥，封建胜，徐振源，周泰斗，王建军，景峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51