用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置和方法，属于生物显微成像领域，自下而上依次包括：第一位移台

【技术实现步骤摘要】
用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置和方法


[0001]本专利技术属于生物显微成像领域，更具体地，涉及一种用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置和方法
。

技术介绍

[0002]在对动物深脑成像时，一般通过在动物头部植入渐变折射率透镜，配合自建系统的显微镜观察动物深脑区的结构信息和功能信息
。
其中，自建系统的显微镜多采用穿透深度长，散射较小的双光子荧光激光扫描显微镜
。
[0003]由于渐变折射率透镜本身自带像差，配合高数值孔径的显微镜时，会增大渐变折射率透镜的像差；尤其是在渐变折射率透镜也采用高数值孔径时，会进一步增大渐变折射率透镜的像差
。
而渐变折射率透镜本身可以校正的像差有限，因此，在实际应用中，当渐变折射率透镜与显微镜进行耦合时，若渐变折射率透镜的中心光轴与显微镜的中心光轴之间存在角度偏差，则会出现严重的像差，进而影响成像的质量，并且该角度偏差带来的成像面倾斜也会导致自适应光学对系统像差的校正效果降低
。
[0004]由于渐变折射率透镜的中心对称特性，在渐变折射率透镜与显微镜进行耦合过程中，一般通过调整渐变折射率透镜的俯仰角和横滚翻滚角两个自由度实现对两个中心光轴之间角度偏差的调整
。
现有技术中，一般通过手动调整该角度偏差，使得两个中心光轴重合，这种手动调节的方式误差较大，并且可重复性较低；并且，两个中心光轴之间角度偏差属于微小角度偏差问题，采用手动调节的方式很多时候并不能实现两个中心光轴重合
。<br/>
技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置和方法，其目的在于减小渐变折射率透镜与显微镜中心光轴之间的角度偏差，提升成像质量
。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置，自下而上依次包括：第一位移台
、
第二位移台
、
第三位移台
、
第二电动角度位移台
、
第一电动角度位移台及样本承载板；
[0007]两个电动角度位移台同轴安装，且旋转中心重合；所述两个电动角度位移台分别用于调节渐变折射率透镜与显微镜耦合过程中的俯仰角和横滚翻滚角；所述两个电动角度位移台为所述第一电动角度位移台和所述第二电动角度位移台；
[0008]所述第二电动角度位移台固定在所述第三位移台的载物台上；所述第三位移台的底座固定在所述第二位移台的载物台上，所述第二位移台的底座固定在所述第一位移台的载物台上；三个位移台分别用于对电动角度位移台在角度调节时所引起的渐变折射率透镜在
X
轴
、Y
轴及
Z
轴的位移偏移进行逆向补偿；
Z
轴与所述渐变折射率透镜中心光轴方向平行；所述三个位移台为第一位移台
、
第二位移台及第三位移台；
[0009]所述样本承载板设置在所述第一电动角度位移台的上方，用于放置动物样本且使
得动物头部的渐变折射率透镜与所述第一电动角度位移台同轴
。
[0010]进一步地，所述样本承载板包括：固定板
、
两个支柱及底板；
[0011]动物头部放置在所述两个支柱之间，所述两个支柱固定在所述底板上，所述固定板设置在所述两个支柱上，且所述固定板与所述渐变折射率透镜上的固定板连接
。
[0012]进一步地，载物台与底座之间通过
M6
固定螺丝相互固定；其中，所述载物台为第一位移台或第二位移台的载物台，所述底座为第二位移台或第三位移台的底座
。
[0013]按照本专利技术的第二方面，提供了一种如第一方面任一项所述的角度调节装置的调节方法，包括：
[0014]S1、
确定旋转半径，所述旋转半径为放置动物样本之后，所述渐变折射率透镜上端面与两个电动角度位移台旋转中心的距离；
[0015]S2、
设定两个电动角度位移台此时的初始位置以及以此时初始位置为中心的临近区域；
[0016]S3、
驱动两个电动角度位移台在以此时初始位置为中心的临近区域内，用确定的步进精度分别进行俯仰角和横滚翻滚角调整；同时，三个位移台根据所述旋转半径分别对所述两个电动角度位移台的位移进行逆向补偿，得到此时成像最清晰的位置；
[0017]S4、
以此时成像最清晰的位置作为此时的初始位置，在相同的临近区域大小内，重复
S3
，直至至少相邻两次重复所得到的成像最清晰的位置相同；此时所述成像最清晰的位置为所述渐变折射率透镜与显微镜中心光轴重合的位置
。
[0018]进一步地，
S1
中，所述旋转半径为第一旋转半径
R1
和第二旋转半径
R2
；确定所述旋转半径包括：
[0019]测量所述第一旋转半径
R1
，并计算所述第二旋转半径
R2
；所述第一旋转半径
R1
为放置动物样本之后，渐变折射率透镜上端面与所述第一电动角度位移台旋转中心的距离；其中，
R2
＝
R1+h
，
h
表示所述第二电动角度位移台的载物台与所述第一电动角度位移台的底座之间的高度；
[0020]S3
中，三个位移台根据所述旋转半径分别对所述两个电动角度位移台的位移进行逆向补偿，包括：
[0021]三个位移台根据所述第一旋转半径
R1
对所述第一电动角度位移台的位移进行逆向补偿；
[0022]三个位移台根据所述第二旋转半径
R2
对所述第二电动角度位移台的位移进行逆向补偿
。
[0023]进一步地，
S3
中，所述确定的步进精度为对应动物样本的最佳步进精度，确定所述最佳步进精度包括：
[0024]S31、
初始化所述两个电动角度位移台的角度调整范围；
[0025]S32、
以最小的步进精度，分别对所述两个电动角度位移台在初始化的角度调整范围内依次遍历；同时，所述三个位移台进行相应的逆向位移补偿，得到每个角度下的显微图像；并采用图像清晰度评价函数计算在每个角度下显微图像对应的评价值；
[0026]S33、
确定评价值最大的图像对应角度的一个区间，若所述区间内的显微图像都在焦内，且为显微图像都在焦内对应的最大区间，则所述区间为所述最佳步进精度
。
[0027]进一步地，三个位移台根据所述第一旋转半径
R1
或所述第二旋转半径
R2
进行相应
的逆向位移补偿公式为：
[0028]Δ
x
＝
RSin[
θ
e
]‑
RSi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于深脑成像的渐变折射率透镜的角度调节装置，其特征在于，自下而上依次包括：第一位移台
(8)、
第二位移台
(7)、
第三位移台
(6)、
第二电动角度位移台
(5)、
第一电动角度位移台
(4)
及样本承载板
(3)
；两个电动角度位移台同轴安装，且旋转中心重合；所述两个电动角度位移台分别用于调节渐变折射率透镜与显微镜耦合过程中的俯仰角和横滚翻滚角；所述两个电动角度位移台为所述第一电动角度位移台
(4)
和所述第二电动角度位移台
(5)
；所述第二电动角度位移台
(5)
固定在所述第三位移台
(6)
的载物台上；所述第三位移台
(6)
的底座固定在所述第二位移台
(7)
的载物台上，所述第二位移台
(7)
的底座固定在所述第一位移台
(8)
的载物台上；三个位移台分别用于对电动角度位移台在角度调节时所引起的渐变折射率透镜在
X
轴
、Y
轴及
Z
轴的位移偏移进行逆向补偿；
Z
轴与所述渐变折射率透镜中心光轴方向平行；所述三个位移台为第一位移台
(8)、
第二位移台
(7)
及第三位移台
(6)
；所述样本承载板
(3)
设置在所述第一电动角度位移台
(4)
的上方，用于放置动物样本且使得动物头部的渐变折射率透镜与所述第一电动角度位移台
(4)
同轴
。2.
根据权利要求1所述的角度调节装置，其特征在于，所述样本承载板
(3)
包括：固定板
(31)、
两个支柱
(32)
及底板
(33)
；动物头部放置在所述两个支柱
(32)
之间，所述两个支柱
(32)
固定在所述底板
(33)
上，所述固定板
(31)
设置在所述两个支柱
(32)
上，且所述固定板
(31)
与所述渐变折射率透镜上的固定板连接
。3.
根据权利要求1或2所述的角度调节装置，其特征在于，载物台与底座之间通过
M6
固定螺丝相互固定；其中，所述载物台为第一位移台
(8)
或第二位移台
(7)
的载物台，所述底座为第二位移台
(7)
或第三位移台
(6)
的底座
。4.
一种如权利要求1‑3任一项所述的角度调节装置的调节方法，其特征在于，包括：
S1、
确定旋转半径，所述旋转半径为放置动物样本之后，所述渐变折射率透镜上端面与两个电动角度位移台旋转中心的距离；
S2、
设定两个电动角度位移台此时的初始位置以及以此时初始位置为中心的临近区域；
S3、
驱动两个电动角度位移台在以此时初始位置为中心的临近区域内，用确定的步进精度分别进行俯仰角和横滚翻滚角调整；同时，三个位移台根据所述旋转半径分别对所述两个电动角度位移台的位移进行逆向补偿，得到此时成像最清晰的位置；
S4、
以此时成像最清晰的位置作为此时的初始位置，在相同的临近区域大小内，重复
S3
，直至至少相邻两次重复所得到的成像最清晰的位置相同；此时所述成像最清晰的位置为所述渐变折射率透镜与显微镜中心光轴重合的位置
。5.
根据权利要求4所述的调节方法，其特征在于，
S1
中，所述旋转半径为第一旋转半径
R1
和第二旋转半径
R2
；确定所述旋转半径包括：测量所述第一旋转半径
R1
，并计算所述第二旋转半径
R2
；所述第一旋转半径
R1
为放置动物样本之后，渐变折射率透镜上端面与所述第一电动角度位移台
(4)
旋转中心的距离；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：付玲，路长庚，黄江枫，黎晓航，
申请(专利权)人：湖北光谷实验室，
类型：发明
国别省市：