一种荧光光源及荧光显微成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种荧光光源及荧光显微成像系统，荧光光源包括激光光源、荧光轮单元、反射/透射单元；所述激光光源包括用于提供激发光的一个或多个激光器；所述反射/透射单元对激发光反射而对发射光透射，或者对激发光透射而对发射光反射；所述激光光源发出的激发光经反射/透射单元反射或透射后进入所述荧光轮单元，激发光经所述荧光轮单元后产生的发射光经反射/透射单元透射或反射后进入后端的荧光显微成像模块，通过配置共聚焦成像、单分子荧光成像、结构光成像等显微成像模块，实现用价格相对低廉的激光器代替原有显微光学系统原有激光器，在保持原系统性能的前提下，大幅降低系统成本。

Fluorescent light source and fluorescent microscopic imaging system

The invention discloses a fluorescent light and fluorescence microscopy imaging system, fluorescent light source comprises a laser source, fluorescent wheel unit, the reflection / transmission unit; the laser light source is used to provide excitation including one or more laser light; the reflection / transmission unit of excitation light reflection and emission of light transmission, or the excitation light transmission and Reflection on the emission of light excited by the laser light source; a light reflection / transmission unit reflected or transmitted into the fluorescent wheel unit, excitation light through the fluorescence emission light wheel unit generated by fluorescence microscopic imaging module reflection / transmission unit into the rear end of the transmission or reflection through the configuration, confocal imaging, single molecule fluorescence imaging, optical imaging microscopy imaging module structure, realize the laser with a relatively low price to replace the original laser optical system On the premise of maintaining the performance of the original system, the cost of the system is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种荧光光源及荧光显微成像系统
本专利技术涉及一种光学系统，具体涉及一种荧光光源及荧光显微成像系统。
技术介绍
光学显微镜是人类认识微观世界最基本、最重要和使用最广泛的工具。当前，全球高端荧光显微镜向着高分辨、多功能、全自动以及智能分析等方向发展。高分辨荧光显微技术，可以以纳米级的空间分辨率直观地显示被标记分子在被标记物内的空间分布，并能用来研究被标记分子之间的相互作用过程，可用于生物领域研究细胞内DNA、RNA与蛋白质分子之间的相互作用和运动规律。光源是显微成像系统的关键部分，由于生物医学研究的复杂性，存在着多种多样的荧光染料，不同的荧光染料对应的激发光吸收谱和荧光发射谱均不相同，因此需要单分子成像系统中配置多种波长的光源，以适应多种染料的激发需要。激光具有单色性好、能量密度大的优点，目前的荧光显微成像系统多采用激光作为光源，配置多个固定波长的激光器，增加或调整激光器实施起来比较困难，在开展某些生物学实验时，由于激光染料和系统具有的激光波长不匹配，使系统得不到好的成像结果。不同波长的激光器，由于基本结构不同，部分特定波长的激光器价格昂贵，而部分波长的激光器价格相对低廉。为实现特定波长的荧光成像，必须采用价格昂贵的激光器，从而大幅增加了设备成本。配置过多的激光光源，又会带来其它问题：一方面系统的体积、复杂性和造价会增大很多，另一方面对于具体的用户，其中一些激光器可能用得很少，造成很大的浪费。另外，激光具有极强的相干性，宽场照明条件下的激光散斑也会对成像效果产生影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于荧光激发的显微光学系统光源，采用价格相对低廉的激光器，通过荧光激发的方式得到所需特定波长的激光光，克服原激光器价格高昂的缺陷，降低系统成本。为实现上述技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种荧光光源，包括；激光光源、荧光轮单元、反射/透射单元，其中：激光光源，其具备一个或多个激光器，用于提供激发光；反射/透射单元，其对激发光反射而对发射光透射，或对激发光透射而对发射光反射；荧光轮单元，激光光源发出的激发光经反射/透射单元反射或透射后进入所述荧光轮单元，激发光经所述荧光轮单元后产生的发射光经反射/透射单元透射或反射后向后端输出。作为本专利技术的进一步改进，所述荧光轮单元包括荧光轮基板、涂覆于荧光轮基板上的荧光粉和带动所述荧光轮基板转动的马达。作为本专利技术的更进一步改进，所述荧光粉沿着所述荧光轮基板的外围周向布置。作为本专利技术的又进一步改进，所述反射/透射单元包括二色镜、滤波片和准直透镜组，二色镜、滤波片、准直透镜组三者重合于同一条直线。作为本专利技术的又进一步改进，所述二色镜和所述滤波片与所述激发光和发射光的波长匹配。作为本专利技术的又进一步改进，所述显微成像系统包括如权利要求1至5中任一项所述的荧光光源和设置于其后端的显微成像模块。作为本专利技术的又进一步改进，所述显微成像模块为共聚焦显微成像模块，包括：声光调制器、二色镜单元、XY扫描振镜、扫描透镜、筒镜和物镜、成像透镜，其中：XY扫描振镜、扫描透镜、筒镜和物镜布置在同一直线上。作为本专利技术的又进一步改进，所述XY扫描振镜与声光调制器之间设有利用小孔摄入光线的探测器。作为本专利技术的又进一步改进，所述显微成像模块为单分子荧光成像模块，包括声光调制器、二色镜单元、物镜、筒镜、成像相机、图像处理器和控制单元。作为本专利技术的又进一步改进，所述显微成像模块为结构光照明荧光显微成像模块，包括多个透镜组成的光束整形模块、用于反射结构光条纹的中间像面、二色镜单元、物镜、筒镜、荧光探测单元及控制单元。采用上述技术方案的有益效果是：本专利技术提供的荧光光源及显微光学系统在高强度荧光光源处配置技术成熟且成本相对低廉的大功率激光二极管模组，通过激发荧光粉和二向色镜、滤光片选色的方式，形成具有多种波长的激发光，从而能满足多种染料对不同激发光的需求，扩大了显微光学系统的适应性；同时，上述高强度荧光光源只要更换选色模组，就可以根据用户的需要灵活地配置激发光，简便易行，能够满足具体的用户对多样化激发光的需求。通过用价格较低廉的激光器结合荧光激发的方式产生显微光学系统所需的特定波长，从而无需配置多种固定波长的激光器，大幅降低系统成本。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，下面将对实施例或现有技术描述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。图1为本专利技术的所涉及的荧光显微成像系统的整体结构示意图；图2为本专利技术所涉及的荧光光源具体实施例1结构示意图；图3为本专利技术所涉及的荧光光源具体实施例2结构示意图；图4为本专利技术所涉及的荧光光源具体实施例3结构示意图；图5为本专利技术所涉及的荧光轮单元的结构示意图；图6为本专利技术所涉及的荧光轮单元的俯视结构示意图；图7为本专利技术所涉及的共聚焦显微成像系统的工作光路示意图；图8为本专利技术所涉及的单分子荧光成像系统的工作光路示意图；图9为本专利技术所涉及的结构光照明荧光显微成像系统的工作光路示意图。11-荧光轮基板；12-荧光粉；13-二向色层；14-马达；2-激光光源；31-准直组件；32-滤波片；33-聚焦透镜组。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术的内容做进一步的详细说明：如图1，本专利技术的所涉及的荧光显微成像系统包括荧光光源和设置于后端的荧光成像模块。其中荧光光源包括激光光源2、荧光轮单元、反射/透射单元；所述激光光源2包括用于提供激发光的一个或多个激光器；所述反射/透射单元对激发光反射而对发射光透射，或者对激发光透射而对发射光反射；所述激光光源2发出的激发光经反射/透射单元反射或透射后进入所述荧光轮单元，激发光经所述荧光轮单元后产生的发射光经反射/透射单元透射或反射后向后端显微成像模块输出。荧光轮单位结构如图2、3所示，所述荧光轮单元包括荧光轮基板11、涂覆于荧光轮基板11上的荧光粉12和带动所述荧光轮基板11转动的马达14。所述荧光粉12沿着所述荧光轮基板11的外围方向布置。实施例1：图4为本专利技术所涉及的荧光光源具体实施例1结构示意图。激光光源2为一波长为405nm的单路激光，设置于荧光轮单位上的荧光粉12发射波长为580nm的黄光，荧光粉12底部设置有二向色层13，对405nm的紫光有很强的透过性性而对580nm的黄光有极强的反射性。激光经荧光轮单元的激光分激发得到的580nm发射光经聚光透镜31整形为平行光束，再经滤波片32的过滤，只留下一种单色性较好的光透过。实施例2：图3为本专利技术所涉及的荧光光源具体实施例2结构示意图，为产生足够强度的发射光，满足荧光显微系统的需求，本实施例作为优选的方案，将实施例1中的激光光源2替换为激光二极管阵列，所述激光二极管波长为405nm，数量为8个，聚焦透镜组33将激光收集并聚焦于荧光轮单元的荧光粉12上，形成聚焦光斑，并激发荧光粉12产生高强度荧光。所述荧光粉12底部设置有强反射层，高强度荧光经过准直组件31整形为平行光束，再经滤波片32的过滤，只留下一种单色性较好的光透过。实施例2较实施例1使用了更多的激光光源2，可以得到强度更高的发射光。实施例3：图4为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光光源，包括；激光光源、荧光轮单元、反射/透射单元，其中：激光光源，其具备一个或多个激光器，用于提供激发光；反射/透射单元，其对激发光反射而对发射光透射，或对激发光透射而对发射光反射；荧光轮单元，激光光源发出的激发光经反射/透射单元反射或透射后进入所述荧光轮单元，激发光经所述荧光轮单元后产生的发射光经反射/透射单元透射或反射后向后端输出。

【技术特征摘要】
1.一种荧光光源，包括；激光光源、荧光轮单元、反射/透射单元，其中：激光光源，其具备一个或多个激光器，用于提供激发光；反射/透射单元，其对激发光反射而对发射光透射，或对激发光透射而对发射光反射；荧光轮单元，激光光源发出的激发光经反射/透射单元反射或透射后进入所述荧光轮单元，激发光经所述荧光轮单元后产生的发射光经反射/透射单元透射或反射后向后端输出。2.根据权利要求1所述的荧光光源，其特征在于：所述荧光轮单元包括荧光轮基板、涂覆于荧光轮基板上的荧光粉和带动所述荧光轮基板转动的马达。3.根据权利要求2所述的荧光光源，其特征在于：所述荧光粉沿着所述荧光轮基板的外围周向布置。4.根据权利要求1所述的荧光光源，其特征在于：所述反射/透射单元包括二色镜、滤波片和光束整形透镜组，二色镜、滤波片、光束整形透镜组三者的中心重合于同一条直线。5.根据权利要求1所述的荧光光源，其特征在于：所述反射/透射单元包括滤波片、光束整形透镜组和准直透镜，准直透镜、滤波片、光束整形透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沛沛，郑贤良，金志樑，杨西斌，余冠成，熊大曦，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32