用于观察物体的光声显微镜系统及其方法技术方案

一种用于观察物体的光声显微镜系统及其方法，其中用于观察物体的光声显微镜系统包含：光学读取头，配置以向物体发射激光束，基于从物体接收的反射光束产生伺服信号，并且基于伺服信号将激光束的焦点定位在物体上；超声传感器，配置以检测从物体离开的激光诱发的超声波，从而产生光声显微镜图像信号；以及图像产生单元，耦接超声传感器，配置图像产生单元以基于光声显微镜图像信号产生物体的光声显微镜图像。本发明专利技术提供的用于观察物体的光声显微镜系统及其方法可使得光声显微镜系统便于使用并且降低其花费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于光声显微镜(Photoacoustic microscopy, PAM),并且特别有关于利用光学读取头(optical pickup head)作为光源(light source)的PAM系统。
技术介绍
PAM是一种具有广阔潜在应用的图像技术。例如，已经证实，可利用PAM无须标记地(label-freely)、甚至于活体(in vivo)观察生物结构,例如微血管(capillary)。虽然PAM具有上述优势，但其并未成为现在流行的技术。一个重要的原因是最常用的PAM系统利用的激光装置不仅体积庞大而且价格昂贵。上述激光装置使得常用的PAM系统不方便使用并且较难负担其花费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种。一种用于观察物体的光声显微镜系统，包含光学读取头，配置以向该物体发射激光束，基于从该物体接收的反射光束产生伺服信号，并且基于该伺服信号将该激光束的焦点定位在该物体上；超声传感器，配置以检测从该物体离开的激光诱发的超声波，从而产生光声显微镜图像信号；以及图像产生单元，耦接该超声传感器，配置该图像产生单元以基于该光声显微镜图像信号产生该物体的光声显微镜图像。一种观察物体的方法，包含利用光学读取头向该物体发射激光束；检测离开该物体的激光诱发的超声波以产生光声显微镜图像信号；以及基于该光声显微镜图像信号产生该物体的光声显微镜图像。本专利技术提供的一种可使得光声显微镜系统便于使用并且降低其花费。附图说明图1是根据本专利技术实施例描述的PAM系统的示意图。图2是描述图1中反馈控制激光装置的光学读取头的示意图。图3是描述包含两个图2所示的光学读取头的反馈控制激光装置120的示意图。图4是描述包含光学读取头与致动器的反馈控制激光装置的示意图。图5是描述微机电镜头模块的示意图。图6是描述共聚焦显微镜组件模块的示意图。图7是描述改良的光学读取头的不意图。具体实施例方式在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属
的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准贝U。在通篇说明书及权利要求项中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。接下来的描述是关于本专利技术的实施例，其为了描述本专利技术的基本原理，并不作为对本专利技术的限制。本专利技术的保护范围由权利要求书作出界定。图1是依据本专利技术实施例描述的PAM系统的示意图。PAM系统100可用于观察物体10，其中物体10并非PAM系统100的一部分。PAM系统100包含反馈控制激光装置(feedback-controlled laser) 120、超声传感器(ultrasonic transducer) 140 以及图像产生单元(image generation unit) 160,其中超声传感器140与图像产生单元160 f禹接。如上所述，图1仅为PAM系统100的示意图。虽然图标中反馈控制激光装置120与超声传感器140位于物体10的两侧，但两者亦可位于物体10的同侧。如果如上述两个组件位于物体10的同侧，则PAM系统100可用于活体分子上的图像扫描。反馈控制激光装置120可与超声传感器140相互独立，亦可两者结合，或者反馈控制激光装置120甚至可嵌入超声传感器140中。另外对于图1描述的组件，PAM系统100可进一步包含几种机制，上述机制通过移动物体10、反馈控制激光装置120、超声传感器140或者其组合以致能PAM系统100扫描物体10的图像。而且，PAM系统100可进一步包含调整PAM系统100操作的控制单元。此外，物体10可固定在光学磁盘上,例如光盘(Compact Disc,⑶)、数字光盘(Digital VersatileDisc, DVD)或者蓝光光盘(Blue-ray Disc, BD) 反馈控制激光装置120可包含一个或多个光学读取头。包含的光学读取头的每一个可相似或者就是光盘驱动器上使用的`光学读取头，其中光盘驱动器可为CD驱动器、DVD驱动器或者BD驱动器。图2是描述图1中反馈控制激光装置120的光学读取头的示意图。光学读取头200包含激光源(laser source) 220、镜头模块(lens set) 240、光电二极管(photodiode) 260以及伺服控制单元(servo control unit) 280。其中伺服控制单元280分别与镜头模块240、光电二极管260耦接。例如，激光源220可包含具有780nm波长(或者具有接近780nm波长)的红外激光二极管(infrared laser diode)、具有650nm波长(或者具有接近650nm波长)的红光激光二极管、具有405nm波长(或者具有接近405nm波长)的蓝光激光二极管或者其组合。实际上，可依据观察的物体调整所使用的波长，本专利技术不受上述波长的限制。如果激光源220包含具有不同波长的多个激光二极管，则可利用PAM系统100观察物体10的具有不同吸收波长的组分。因为反馈控制激光装置120利用光学读取头作为光源并且光学读取头是微小、便宜的，所以PAM系统100比常用的PAM系统要更小巧并且便宜。并且，后面段落将要介绍的光学读取头的反馈控制环路(feedback control loop)使得PAM系统100更容易进行调整。镜头模块240将来自激光源220的激光束(laser beam)指向物体10，并且同时将从物体10反射回的光束指向光电二极管260。类似在光盘驱动器的光学读取头上的镜头模块，镜头模块240可包含衍射光栅(diffraction grating)、分束器(beam splitter) >准直透镜(collimator lens)以及物镜(objective lens)。激光源220发射的激光束将依次穿过衍射光栅、分束器、准直透镜以及物镜，并且到达物体10。离开物体10的反射光束将依次穿过物镜、准直透镜以及分束器，并且到达光电二极管260。准直透镜与物镜提供物体10与分束器之间的光学路径(optical path)。分束器允许激光束与反射光束从两个不同方向穿过以共享上述光学路径。镜头模块240可进一步包含致动器(actuator),例如音圈马达(voice coil motor),其通过移动物镜控制激光束的焦点的位置。在下面的段落中将介绍，伺服控制单元280控制上述致动器。镜头模块240、光电二极管260以及伺服控制单元280组成光学读取头200的反馈控制环路。具体地，光电二极管260检测反射光束并且相应地产生伺服信号。伺服信号指示激光束的焦点的位置是否需要改变。基于上述伺服信号，伺服控制单元280产生控制信号，例如控制镜头模块240的上述致动器以移动物镜。例如，伺服信号可包含光盘驱动器产业普遍使用的聚焦误差(Focus Error, FE)信号，其由散光方法产生。通过反馈控制激光装置120、超声传感器140以及图像产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于观察物体的光声显微镜系统，包含：光学读取头，配置以向该物体发射激光束，基于从该物体接收的反射光束产生伺服信号，并且基于该伺服信号将该激光束的焦点定位在该物体上；超声传感器，配置以检测从该物体离开的激光诱发的超声波，从而产生光声显微镜图像信号；以及图像产生单元，耦接该超声传感器，配置该图像产生单元以基于该光声显微镜图像信号产生该物体的光声显微镜图像。

【技术特征摘要】
2011.10.26 US 61/551,604;2012.04.26 US 13/457,4681.一种用于观察物体的光声显微镜系统，包含: 光学读取头，配置以向该物体发射激光束，基于从该物体接收的反射光束产生伺服信号，并且基于该伺服信号将该激光束的焦点定位在该物体上； 超声传感器，配置以检测从该物体离开的激光诱发的超声波，从而产生光声显微镜图像信号；以及 图像产生单元，耦接该超声传感器，配置该图像产生单元以基于该光声显微镜图像信号产生该物体的光声显微镜图像。2.如权利要求1所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该光学读取头包含:激光源，配置以产生该激光束；感光检测器，配置以检测该反射光束并且相应地产生该伺服信号；镜头模块，配置以将该激光束指向该物体并且将该反射光束指向该感光检测器；以及伺服控制单元，耦接该感光检测器与该镜头模块，依据该伺服信号配置以控制该镜头丰吴块。3.如权利要求2所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该伺服信号包含聚焦误差信号。4.如权利要求2所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该镜头模块提供该激光束与该反射光束共享的光学路径，以及该激光束与该反射光束沿两个相反方向穿过该光学路径。5.如权利要求2所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该感光检测器进一步耦接该图像产生单元并且配置该感光检测器以检测该反射光束以及相应地产生共聚焦显微镜图像信号，以及进一步配置该图像产生单元以基于该共聚焦显微镜图像信号产生该物体的共聚焦显微镜图像。6.如权利要求2所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该感光检测器包含光电倍增管。7.如权利要求1所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，进一步配置该超声传感器以向该物体发送超声脉冲并且检测离开该物体的声音诱发的超声波以产生扫描声波显微镜图像信号；以及进一步配置该图像产生单元以基于该扫描声波显微镜图像信号产生该物体的扫描声波显微镜图像。8.如权利要求1所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该光声显微镜系统进一步包含共聚焦显微镜组件模块，配置以检测从该激光束的该焦点离开该物体的光，从而产生共聚焦显微镜图像信号；以及该图像产生单元进一步耦接该共聚焦显微镜组件模块并且配置该图像产生单元以基于该共聚焦显微镜图像信号产生该物体的共聚焦显微镜图像。9.如权利要求8所述的用于观察物体的光声显微镜系统，其特征在于，该共聚焦显微镜组件模块包含:光电倍增管检测器，配置以检测从该激光束的该焦点离开该物体的该光，从而产生该共聚焦显微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梦麟，王柏勋，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，李梦麟，
类型：发明
国别省市：