荧光显微镜中聚焦的装置和方法制造方法及图纸

请求保护的发明专利技术提供了一种用于荧光显微镜中聚焦的装置和方法，其能够缩短聚焦时间，增加系统速度，并避免不希望的光漂白。本发明专利技术的荧光显微镜使用一部分激发光，以形成样品的图像，来确定荧光成像的焦平面。由于这部分激发光的强度大大高于荧光的强度，所以大大减小了用于聚焦目的图像形成的曝光时间。本发明专利技术的荧光显微镜能够进行预聚焦和多路聚焦。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】请求保护的专利技术提供了一种用于，其能够缩短聚焦时间，增加系统速度，并避免不希望的光漂白。本专利技术的荧光显微镜使用一部分激发光，以形成样品的图像，来确定荧光成像的焦平面。由于这部分激发光的强度大大高于荧光的强度，所以大大减小了用于聚焦目的图像形成的曝光时间。本专利技术的荧光显微镜能够进行预聚焦和多路聚焦。【专利说明】
本专利技术涉及一种荧光显微镜，具体涉及一种用于荧光显微镜的聚焦装置和方法。
技术介绍
突光显微镜是一种使用突光和磷光生成图像的光学显微镜。试样用被突光吸收的至少一种特定波长的光照射，使它们发射更长波长的光。典型的荧光显微镜包括:如汞弧灯的光源、激发滤光器、二向色光束分离器和发射滤光器。选择滤光器和二向色光束分离器，以与用于标记试样的荧光团的光谱激发和发射特性相匹配。在用的大多数荧光显微镜都是落射荧光显微镜，其中荧光团的激发和荧光的检测都是通过同一物镜进行的。这些显微镜被广泛用于生物学和医学。为了在荧光显微镜系统中获得高质量的图像，聚焦是至关重要的因素。按照惯例，显微镜聚焦算法依赖于图像本身。检查在不同焦平面的一系列图像，并且选择具有最大量细节的图像正确聚焦。例如，聚焦系统在估计焦点位置周围获取一系列图像。对于每个图像，该系统记录它的位置，并计算出表征各个图像锐度的聚焦得分。最后，该系统计算聚焦得分最大的位置，并选取计算的位置作为焦点位置。US7，141，773提供了 一种成像装置，具有用于获得聚焦图像的自动对焦机制。该装置包括:物镜、用于改变物镜和样品之间距离的聚焦控制器、用于在样品内寻找所关心目标的目标取景器、和测量由此确定的所关心目标的光强度等级的光强度测量单元。聚焦控制改变了样品-物镜距离，以使测量的光强度等级最大，从而到达焦点位置。所关心目标可通过过滤出大目标和可选地通过遮住背景区域来确定。W02007138369公开了一种用于数字化处理显微镜载片上具有突光目标点的试样的方法和荧光成像系统。该方法使用该荧光显微镜系统，用于检测和扫描荧光目标点，并包括步骤:通过可视标记工具标记载片上试样的位置，以定义包含试样和荧光目标点的试样区；以第一光学放大倍率捕获包含试样区的至少一部分载片的明视场图像，并由可视标记工具确定落在试样区内的目标视场的位置；和用比第一光学放大倍率高的第二光学放大倍率扫描试样区的目标视场，其中扫描包括至少聚焦在一部分目标视场上。上述现有技术使用基于荧光的聚焦法，其能够高精度聚焦。然而，低荧光强度需要长时间曝光以获得具有高信噪比的图像，因此基于多图像比较的焦点搜索很慢。此外，远离焦平面荧光强度迅速降低，从而使远离焦平面启动焦点搜索变困难。对焦时间长，需要持续的激发，这可能会导致光漂白。聚焦慢对于扫描宽视场荧光显微应用问题尤其严重。最终，当聚焦花费时间太多时，系统速度变低。为了缩短聚焦时间和避免光漂白，也可以使用非荧光进行对焦。如卤素灯泡的附加光源与荧光显微镜集成在一起，用于聚焦。大多数情况下，为了获得高质量的聚焦，需要使用其他的光学技术，如相衬(PC)和微分干涉差(DIC)。相衬是光学显微镜技术，其将穿过透明试样的光的相移转变成图像中的亮度变化。相移本身是看不见的，但当显示为亮度变化时就成为可见的了。在相衬显微镜法中使相变可见的基本原理是从试样散射光分离照明背景光，这弥补了前景细节，并不同地操纵它们。为了执行这样的技术，需使用专用光学器件，像相衬环、聚光器和相移片。微分干涉差显微镜法也是一种用于增强纯净、透明样品的对比的光学显微镜照明技术。DIC以干涉测量原理工作，以获得关于样品的光学路径长度的信息，以看到否则不可见的特征。DIC通过将偏振光源分离成两个相互正交偏振的相干部分，它们在样品表面上空间移位(切变)，并在观察前重组。偏振器、DIC棱镜、聚光器、分析仪是实现DIC技术必需的。US5, 790, 710教导了一种用于突光显微镜的相衬自动对焦。US6，674，574提供了一种用于显微镜的聚焦系统，包括:物镜；样品台；用于产生来自样品的荧光的反射照明系统；传播照明系统，用于样品上照明光以捕捉传播的光学图像；一组光学元件，用来依据包含在通过样品传播的光的相位信息，形成传播的光学图像；用来使荧光图像和传播的光学图像分开的光学元件；用于捕捉由用于分开光的光学元件所分开的传播的光学图像的传感器；用来依据从该传感器输出的信号，检测传播的光学图像的聚焦等级的聚焦检测部分；和驱动器，依据聚焦等级，用于将物镜和载物台的至少一个移动以聚焦到样品。US5, 790，710和US6，674，574都是使用基于非荧光的对焦方法。它们具有对焦速度快的优势。然而，它们的缺点是，所有荧光通道仅提供一个焦点，显微镜的结构复杂，且需要相当多的专用光学设备。因此，对于荧光显微镜的聚焦装置和方法，尤其是宽视场扫描荧光显微镜应用，像整体载片成像和数字病理学，有一个未满足的需求，需要提供简单结构下快速对焦，且不使用太多的专用光学设备。
技术实现思路
因此，所要求保护的专利技术是提供一种用于荧光显微镜的聚焦装置和方法，其能够减少聚焦时间。本专利技术的第一个方面是提供一种用于荧光显微镜中聚焦的装置。根据所要求保护的专利技术的第一实施例，一种用于荧光显微镜的聚焦装置，包括:激发光源，用于发射激发光以激发样品；光束分离器，用于通过物镜向样品反射激发光，并透射由样品发出的荧光；和聚焦模块，其位于激发光源和光束分离器之间，其中聚焦模块包括用于光反射的反射光学器件和聚焦成像相机，其中反射光学器件位于激发光源和光束分离器之间的激发光的通路中；其中样品向光束分离器反射、向后散射、或者反射和向后散射第一部分激发光，并且光束分离器向反射光学器件反射第一部分激发光，且反射光学器件向聚焦成像相机反射第二部分激发光；和其中被聚焦成像相机捕获的第二部分激发光形成用于聚焦荧光成像的样品的至少一个激发光图像。根据所要求保护的专利技术的第二实施例，一种用于荧光显微镜的聚焦装置，包括:激发光源，用于发射激发光以激发样品；光束分离器，用于通过物镜向样品反射激发光，并透射由样品发出的荧光；和聚焦模块，位于样品下面，其中聚焦模块包括用于会聚光的会聚透镜和聚焦成像相机，其中会聚透镜位于样品和聚焦成像相机之间；其中一部分激发光透射通过样品，并且这部分激发光向会聚透镜传播，并通过会聚透镜向聚焦成像相机会聚；以及其中被聚焦成像相机捕获的第二部分激发光形成用于聚焦荧光成像的样品的至少一个激发光图像。本专利技术的第二方面是提供一种用于荧光显微镜中聚焦的方法。根据所要求保护的专利技术的一个实施例，用于荧光显微镜的聚焦方法，包括:通过物镜发出激发光用来照射样品，其中激发光被光束分离器朝向样品反射；通过样品向光束分离器反射、向后散射、或者反射和向后散射第一部分激发光，通过光束分离器向反射光学器件反射第一部分激发光，和通过反射光学器件向聚焦成像相机反射第二部分激发光；并且通过用来聚焦荧光图像的聚焦成像相机，用第二部分激发光形成至少一个激发光图像。根据所要求保护的专利技术的另一个实施例，用于荧光显微镜的聚焦方法，包括:通过物镜发出激发光，用来照射样品，其中激发光被光束分离器朝向样品反射；一部分激发光透射通过样品，并向聚焦成像相机会聚这部分激发光；和由用来聚焦荧光图像的聚焦成像相机用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于荧光显微镜的聚焦装置，包括:激发光源，用于发射激发光以激发样品;第一光束分离器，用于通过物镜向样品反射激发光，并透射由样品发出的荧光;和聚焦模块，位于激发光源和第一光束分离器之间，其中聚焦模块包括用于光反射的反射光学器件和聚焦成像相机，其中反射光学器件位于激发光源和第一光束分离器之间的激发光的通路中；其中样品向第一光束分离器反射、向后散射、或者反射和向后散射第一部分激发光，并且第一光束分离器向反射光学器件反射第一部分激发光，且反射光学器件向聚焦成像相机反射第二部分激发光;和其中被聚焦成像相机捕获的第二部分激发光形成用于聚焦荧光成像的样品的至少一个激发光图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓华，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：