用于微型多光子显微镜的光学仪器及成像系统、成像方法技术方案

本申请提供了一种用于微型多光子显微镜的光学仪器及成像系统、成像方法，涉及光学构型领域。该光学仪器具有荧光激发光路和荧光收集光路，该光学仪器包括：聚光镜，其中，聚光镜包括分离的第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组位于荧光收集光路，第二透镜组位于荧光激发光路和荧光收集光路，并且第二透镜组与显微物镜密接。通过本申请中的方案，可以提高微型多光子显微镜对散射荧光的收集效率，进而提高对具有散射特性的测试样本进行观测时的成像信噪比和成像深度。噪比和成像深度。噪比和成像深度。

【技术实现步骤摘要】
用于微型多光子显微镜的光学仪器及成像系统、成像方法


[0001]本申请涉及光学构型领域，具体涉及一种用于微型多光子显微镜的光学仪器及成像系统、成像方法。

技术介绍

[0002]微型多光子显微镜具有重量轻、体积小、使用灵活的特点，其利用荧光剂的多光子吸收和荧光发射特性，可以对荧光标记或自发荧光活体组织实时成像。但是目前微型多光子显微镜荧光收集光路的构型相对简单，即使用一个显微物镜、结合一个与显微物镜分离的单片聚光镜，此类光学仪器可以满足收集弹道荧光光子的需求。然而，对于具有散射特性的待测试样本，如活体组织，荧光光子会在组织中发生散射并偏离原有轨道，此类光学仪器的构型不能保证散射的荧光光子都可以进入到收集光路中，限制了荧光成像信噪比和成像深度。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请实施例提供了一种用于微型多光子显微镜的光学仪器及成像系统、成像方法。
[0004]第一方面，本申请一实施例提供了一种光学仪器，该光学仪器具有荧光激发光路和荧光收集光路，该光学仪器包括：聚光镜，其中，聚光镜包括分离的第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组位于荧光收集光路，第二透镜组位于荧光激发光路和荧光收集光路，并且第二透镜组与显微物镜密接。
[0005]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光学仪器还包括位于荧光激发光路的第三透镜组，并且，在荧光激发光路中，第三透镜组和第二透镜组的构型为管镜。
[0006]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光学仪器还包括位于荧光激发光路和荧光收集光路的二向色镜。
[0007]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一透镜组和第二透镜组被二向色镜分离，并且第二透镜组和第三透镜组被二向色镜分离。
[0008]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光学仪器还包括位于荧光激发光路的飞秒激光器，飞秒激光器用于使光学仪器装载的待测试样本同时吸收至少两个光子。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光学仪器还包括位于荧光激发光路的准直镜头、振镜和扫描镜，其中，准直镜头用于对接收的初始激光光束进行准直，并发射准直光束，振镜用于反射并扫描准直光束，扫描镜用于将振镜反射的准直光束聚焦到扫描镜的焦平面，得到聚焦光束、以及将聚焦光束发射至第三透镜组。
[0010]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，显微物镜包括无限远物镜，物镜位于荧光激发光路和荧光收集光路。
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第二透镜组用于对显微物镜发射的荧光光束进行会聚，并发射第一会聚光束。
[0012]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一透镜组用于基于第一会聚光束，发射第二会聚光束，其中，第二会聚光束的直径小于第一会聚光束的直径。
[0013]第二方面，本申请一实施例提供了一种成像系统，包括：第一方面所述的光学仪器，用于收集待检测样本的光学信号；信号处理模块，用于将光学仪器收集的光学信号转换为图像。
[0014]第三方面，本申请一实施例提供了一种成像方法，包括：确定待测试样本的待成像区域；基于第一方面所述的光学仪器，检测待成像区域的光学信号，以便基于光学信号生成待成像区域对应的图像。
[0015]本申请实施例提供的光学仪器包括聚光镜，聚光镜又包括分离的第一透镜组和第二透镜组。第一透镜组位于荧光收集光路中，第二透镜组位于荧光激发光路和荧光收集光路中，且第二透镜组与显微物镜密接，可以将物镜发射的散射荧光光束进行即刻的会聚，以防止散射光束射出荧光收集光路。此外，通过第一透镜组，可以对散射光束进行进一步地会聚，以满足会聚后的散射光束可以进入荧光收集光纤束进而被探测器捕获。
附图说明
[0016]通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0017]图1所示为本申请一示例性实施例提供的现有光学仪器的局部结构示意图。
[0018]图2所示为本申请另一示例性实施例提供的现有光学仪器的局部结构示意图。
[0019]图3所示为本申请一示例性实施例提供的光学仪器的结构示意图。
[0020]图4所示为本申请一示例性实施例提供的光学仪器的激发光路的结构示意图。
[0021]图5所示为本申请一示例性实施例提供的光学仪器的收集光路的结构示意图。
[0022]图6所示为本申请一示例性实施例提供的聚光镜的结构示意图。
[0023]图7所示为本申请一示例性实施例提供的三种光学仪器的荧光收集效率的折线图。
[0024]图8所示为本申请一示例性实施例提供的成像系统的结构示意图。
[0025]图9所示为本申请一示例性实施例提供的成像方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]显微镜：由光学透镜组合构成，用于将微小物体放大到人眼或电子设备可观察到的一种状态的光学仪器。
[0028]荧光显微镜：光源照射被检物体，使之发出荧光，以观察被检物体的形状及其所在位置。
[0029]单光子荧光显微镜：光源照射被检物体，被检物体中的荧光分子吸收一个光子，再通过辐射跃迁发射一个荧光光子并被显微镜探测。
[0030]多光子荧光显微镜：在高光子密度的情况下，被检物体中的荧光分子可以同时吸收两个或多个长波长的光子，在经过一个很短的激发态寿命后，被检物体发射一个短波长的荧光光子并被显微镜探测，其中，短波长的荧光光子是相对于长波长的光子而言的。
[0031]有限远物镜：景物和它的像均与物镜相距有限距离。
[0032]无限远物镜：景物经过物镜后，像位于无限远，即光束从物镜平行出射，不能直接成像，需要经过管镜成像。
[0033]管镜：对于显微镜成像系统，当使用无限远物镜时，从物镜出来的是平行光，需要使用一组透镜将平行光会聚到像面，这组透镜称为管镜。
[0034]扫描镜：对于扫描光学系统，准直光束经振镜摆动，出射光束经过一组透镜成像到像面，这组透镜称为扫描镜。
[0035]二向色镜：对一定波长的光几乎完全透过，而对另一些波长的光几乎完全反射的光学元件。
[0036]荧光激发光路：激光器发出的激光，经过光学元件传输至被测样本上，使得样本内荧光分子吸收激光并发射荧光，这一光学传输路径称为荧光激发光路。
[0037]荧光收集光路：样本内荧光分子吸收激光并发射的荧光经过物镜后，再由聚光镜将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学仪器，其特征在于，应用于微型多光子显微镜，所述光学仪器具有荧光激发光路和荧光收集光路，所述光学仪器包括：聚光镜，其中，所述聚光镜包括分离的第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组位于所述荧光收集光路，所述第二透镜组位于所述荧光激发光路和所述荧光收集光路，并且所述第二透镜组与显微物镜密接。2.根据权利要求1所述的光学仪器，其特征在于，还包括位于所述荧光激发光路的第三透镜组，并且，在所述荧光激发光路中，所述第三透镜组和所述第二透镜组的构型为管镜。3.根据权利要求2所述的光学仪器，其特征在于，还包括位于所述荧光激发光路和所述荧光收集光路的二向色镜。4.根据权利要求3所述的光学仪器，其特征在于，所述第一透镜组和所述第二透镜组被所述二向色镜分离，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组被所述二向色镜分离。5.根据权利要求4所述的光学仪器，其特征在于，还包括位于所述荧光激发光路的飞秒激光器，所述飞秒激光器用于使所述光学仪器装载的待测试样本同时吸收至少两个光子。6.根据权利要求2至5任一项所述的光学仪器，其特征在于，还包括位于所述荧光激发光路的准直镜头、振镜和扫描镜，其中，所述准直镜头用...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春竹，王爱民，程和平，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：