【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学成像，具体涉及一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统。
技术介绍
1、激光共聚焦荧光扫描显微成像技术(荧光共聚焦成像)已经成为众多研究领域不可或缺的一种工具，荧光成像具有灵敏度高、时空分辨率好的优势，而依靠逐点照明和共轭针孔的荧光共聚焦成像能够消除焦平面以外的光信号干扰，这使其拥有光学切片的能力，与宽场荧光显微镜相比，具有更高的空间分辨率和信噪比，并且具有三维成像能力。荧光共聚焦成像通过获取荧光染料特定发射波段的累计强度信息进行成像，缺少在光谱维度的信息，单一的荧光强度信息在复杂的样本分析中往往不能够提供足够的信息。高光谱成像技术是一种非标记、无破坏性的成像技术，它的原理是不同组织成分具有不同的光谱响应曲线。高光谱成像同时获取到样本的图像和光谱信息，双重信息使得高光谱成像能够同时提供样本的物理和化学特征，但是高光谱成像速度慢，图像空间分辨率低，还不能对样本进行特异性标记，成像的灵敏度也远不如荧光成像。
2、结合荧光共聚焦成像和高光谱成像的成像方法既能够弥补单一成像方法存在的信息不足的问题，也能够在图像分辨率、成像速度和成像灵敏度之间互补。现有技术为实现样本荧光图像和高光谱图像的融合，需要使用独立的两台设备进行成像后再将两次成像的图像结合起来，或者通过在共聚焦成像采集端加入高光谱采集模块，采用高光谱相机或面探测器对荧光信号进行高光谱采集。目前由于探测器响应波段的限制，无论是荧光共聚焦成像还是高光谱成像都只能局限在单一的可见光波段或者近红外波段，无法单次获取跨越两个波段范围的信息，而两个波段
3、现有技术是通过将荧光共聚焦和高光谱分别成像后再将两次成像的图像结合起来，但是分别成像的方式由于在空间上难以完美匹配，往往需要通过复杂的算法以实现图像配准，应用复杂且难度高。并且基于面探测器的成像方式存在灵敏度低的问题，采用高光谱相机则存在光谱分辨率低的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术提供了一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，包括：多波长激发光源模块、白光光源模块、光束质量优化模块、分光模块、扫描模块、光束聚焦与信号收集模块和信号收集探测模块；其中，
3、所述白光光源模块用于产生高光谱成像的宽谱光源；
4、所述多波长激发光源模块用于产生荧光共聚焦成像的激光光源，并将所述激光光源的传输方向反射至所述宽谱光源的传输方向上；
5、所述光束质量优化模块设置在所述宽谱光源的传输方向上，用于对所述宽谱光源或者所述激光光源进行扩束，形成扩束光束；
6、所述分光模块设置在所述扩束光束的传输方向上，用于将所述扩束光束反射，形成反射光束；
7、所述扫描模块设置在所述反射光束的传输方向上，用于对所述反射光束进行扩束，并形成一维扫描激发光束；
8、所述光束聚焦与信号收集模块设置在所述一维扫描激发光束的传输方向上，用于将所述一维扫描激发光束聚焦在样本上，并收集所述样本接收所述一维扫描激发光束后出射的光信号；
9、所述扫描模块还用于对所述光束聚焦与信号收集模块收集的光信号进行反向传输，形成稳定光信号；
10、所述分光模块还用于对所述稳定光信号进行透射，形成透射光信号；
11、所述信号收集探测模块用于对所述透射光信号依次进行线性聚焦、空间滤波、光谱展开，并根据成像模式对光谱展开信号进行空间编码，对空间编码信号进行信号聚焦和光电信号转换，得到成像电信号；
12、所述信号收集探测模块包括：第二柱面透镜、狭缝、光栅、数字微镜、第五透镜、sipm探测器、控制装置和数据处理装置；
13、所述第二柱面透镜用于将所述透射光信号沿第一方向进行线性聚焦，得到线信号；
14、所述狭缝用于对所述线信号进行空间滤波，滤除所述样本聚焦位置以外的信号，形成有效线信号；
15、所述光栅用于将所述有效线信号沿与所述第一方向垂直的第二方向进行光谱展开，得到面信号；
16、所述数字微镜用于在进行所述荧光共聚焦成像时，对所述面信号在所述第一方向上编码，在所述第二方向上滤光，得到第一编码信号；在进行所述高光谱成像时对所述面信号在所述第一方向和所述第二方向上编码，得到第二编码信号；
17、所述第五透镜用于将所述第一编码信号或者所述第二编码信号聚焦，得到聚焦光信号；
18、所述sipm探测器用于将所述聚焦光信号转换为成像电信号，实现可见光波段到近红外二区波段的信号响应；
19、所述控制装置用于对所述sipm探测器供电和控制；
20、所述数据处理装置用于对所述成像信号进行后处理。
21、在一个具体的实施例中，所述白光光源模块包括高光谱白光照明光源；
22、所述高光谱白光照明光源用于产生所述宽谱光源。
23、在一个具体的实施例中，所述多波长激发光源模块包括至少两个单波长激光器、至少一个长通滤光片和第二反射镜；
24、所述至少两个单波长激光器用于产生波长不同的激光光束；
25、所述至少一个长通滤光片用于将激光光束合束，形成所述激光光源；
26、所述第二反射镜用于将所述激光光源的传输方向反射至所述宽谱光源的传输方向上。
27、在一个具体的实施例中，所述多波长激发光源模块包括连续波激光器、滤光结构和第二反射镜；
28、所述连续波激光器用于产生波长连续的激光光束；
29、所述滤光结构用于将所述激光光束进行滤光，形成所述激光光源；
30、所述第二反射镜用于将所述激光光源的传输方向反射至所述宽谱光源的传输方向上。
31、在一个具体的实施例中，所述光束质量优化模块包括沿所述宽谱光源的传输方向依次设置的第一透镜、照明针孔和第二透镜；
32、所述第一透镜和所述第二透镜具有第一共焦焦点；
33、所述照明针孔设置在所述第一共焦焦点处。
34、在一个具体的实施例中，所述分光模块包括偏振器和偏振分束器；
35、所述偏振器用于改变所述扩束光束的偏振状态；
36、所述偏振分束器用于将通过所述偏振器的扩束光束反射，形成反射光束，并使所述稳定光信号通过。
37、在一个具体的实施例中，所述扫描模块包括沿所述反射光束的传输方向依次设置的一维扫描振镜、第三透镜和第四透镜；
38、所述第三透镜和所述第四透镜具有第二共焦焦点。
39、在一个具体的实施例中，所述光束聚焦与信号收集模块包括第一柱面透镜；
40、所述第一柱面透镜的聚焦方向与所述一维扫描振镜的扫描方向垂直，且与所述第二柱面透镜的聚焦方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，包括：多波长激发光源模块(1)、白光光源模块(2)、光束质量优化模块(3)、分光模块(4)、扫描模块(5)、光束聚焦与信号收集模块(6)和信号收集探测模块(7)；其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述白光光源模块(2)包括高光谱白光照明光源(21)；
3.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述多波长激发光源模块(1)包括至少两个单波长激光器、至少一个长通滤光片和第二反射镜(22)；
4.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述多波长激发光源模块(1)包括连续波激光器、滤光结构和第二反射镜(22)；
5.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述光束质量优化模块(3)包括沿所述宽谱光源的传输方向依次设置的第一透镜(31)、照明针孔(32)和第二透镜(33)；
...【技术特征摘要】
1.一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，包括：多波长激发光源模块(1)、白光光源模块(2)、光束质量优化模块(3)、分光模块(4)、扫描模块(5)、光束聚焦与信号收集模块(6)和信号收集探测模块(7)；其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述白光光源模块(2)包括高光谱白光照明光源(21)；
3.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述多波长激发光源模块(1)包括至少两个单波长激光器、至少一个长通滤光片和第二反射镜(22)；
4.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述多波长激发光源模块(1)包括连续波激光器、滤光结构和第二反射镜(22)；
5.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦策略的荧光-高光谱双模态显微成像系统，其特征在于，所述光束质量优化模块(3)包括沿所述宽谱光源的传输方向依次设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪利，王鑫宇，闫天宇，王楠，周王婷，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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