一种倾斜宽场光切片扫描成像显微系统及其成像方法技术方案

本发明专利技术包括激光发射装置，由激光发射装置发射的激光入射二维扫描振镜、准直透镜组及第一显微物镜组成的激光扫描光路对样品台上的样品进行倾斜扫描；第二显微物镜、场镜、探测器组成了成像探测光路，其光轴与激光扫描光路光轴垂直，成像显示控制装置通过数据采集卡、样品台控制装置分别控制二维扫描振镜、第二显微物镜、探测器的同步动作及样品台的自动位移，对采集的探测器成像数据处理形成样品宽场三维图像信息。本发明专利技术的成像显微系统及成像方法扫描成像速度快，分辨率高，可实现宽场扫描成像。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术包括激光发射装置，由激光发射装置发射的激光入射二维扫描振镜、准直透镜组及第一显微物镜组成的激光扫描光路对样品台上的样品进行倾斜扫描；第二显微物镜、场镜、探测器组成了成像探测光路，其光轴与激光扫描光路光轴垂直，成像显示控制装置通过数据采集卡、样品台控制装置分别控制二维扫描振镜、第二显微物镜、探测器的同步动作及样品台的自动位移，对采集的探测器成像数据处理形成样品宽场三维图像信息。本专利技术的成像显微系统及成像方法扫描成像速度快，分辨率高，可实现宽场扫描成像。【专利说明】
本专利技术属于光学显微领域，尤其是指光切片照明扫描显微成像装置和显微成像方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，人们对于分辨微小结构以及生物功能显微成像方面提出了越来越高的要求。除了高分辨率的要求之外，在检测时间以及检测范围上也同样需要更快更广。1994年，光切片照明荧光显微，即平面光显微镜最早提出并被用于观察较大的样品，最初使用了正交光切片照明显微的方式。在该设计中，使用光切片垂直照明样品，然后在与照明光垂直的方向上观察被照明面的荧光图像。但是这种光切片扫描过程中需要通过平台移动来实现扫描过程，扫描速度较慢。但是，目前在生物和医学众多领域，往往需要在保证较高分辨率的同时，对较大范围的生物组织快速进行显微成像，现有技术依然不能满足这一要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种倾斜宽场光切片扫描显微成像系统及方法，通过该装置，可在保证高分辨率的同时，对较大范围的样品组织进行快速显微成像。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种倾斜宽场光切片扫描成像显微系统，依次包括激光发射装置、二维扫描振镜、准直透镜组、第一显微物镜、样品台、第二显微物镜、场镜、探测器、数据采集卡及成像显示控制装置；其中，所述二维扫描振镜反射所述激光发射装置产生的激光后经所述准直透镜组聚焦再准直后经所述第一显微物镜倾斜入射放置在所述样品台上的样品形成倾斜入射样品的激光扫描光路；所述准直透镜组包括第一透镜和第二透镜，靠近所述第一显微物镜的所述第二透镜与所述第一显微物镜构成4f光学系统；扫描样品后的出射光依次经所述第二显微物镜、所述场镜后在所述探测器上成像形成成像探测光路；所述激光扫描光路的光轴和所述成像探测光路的光轴垂直；所述第二显微物镜安装在压电片底座上，并可沿成像探测光路的光轴轴向发生位移； 所述样品台上的样品被所述激光扫描光路聚焦光斑照亮区域位于所述第二显微物镜的物方焦面上； 所述数据采集卡分别与所述激光发射装置、所述二维扫描振镜、所述压电片底座及所述探测器连接，并分别向与其连接的所述各部件发送控制信号控制所述各部件动作； 所述样品台与一样品台控制装置连接，所述样品台控制装置控制所述样品台进行三维移动； 所述成像显示控制装置分别与所述探测器、所述样品台控制装置、所述数据采集卡连接，并分别向所述探测器、所述样品台控制装置、所述数据采集卡发送设定参数及控制指令；并处理显示样品三维图像信息； 当样品为荧光标记时，在所述第二显微物镜与所述场镜之间设置有滤光片。所述激光发射装置依次包括激光发生器、单模光纤、及准直透镜；所述激光发生器发出激光经所述单模光纤耦合后经所述准直透镜形成激光光束入射所述二维扫描振镜。所述二维扫描振镜包括横向扫描头和纵向扫描头，所述数据采集卡分别向所述横向扫描头和纵向扫描头发送控制电压信号控制其偏转角度及偏转周期。二维扫描振镜接收来自数据采集卡的控制电压信号，进行有规律有次序偏转，实现扫描激光在样品上的有序扫描，形成光切片序列。所述准直透镜组的第一透镜的像方焦点和第二透镜的物方焦点重合。所述数据采集卡向所述二维扫描振镜发送的控制电压信号周期、向所述压电片底座发出的控制电压信号周期、及所述探测器的曝光时间相同。所述激光发射装置包括发射不同波长激光的第一激光发射装置和第二激光发射装置，所述第一激光发射装置依次包括激光发生器、单模光纤、准直透镜及反射镜，所述第二激光发生装置依次包括激光发生器、单模光纤、准直透镜及偏振分束器；所述第一激光发射装置发射的激光光束经准直后由所述反射镜反射至所述偏振分束器，再经所述偏振分束器反射入射所述二维扫描振镜，同时，所述第二激光发射装置发射的激光光束经准直后穿过所述偏振分束器入射所述二维扫描振镜；所述第一激光发射装置和第二激光发射装置所产生的激光于所述二维扫描振镜处合束后再经准直通过所述第一显微物镜入射样品；所述样品为经双色荧光标记的双色荧光样品。根据上述本专利技术的成像系统进行成像的方法也是本专利技术所要解决的技术问题。本专利技术的一种倾斜宽场光切片扫描成像方法，包括如下步骤: (I)调节倾斜光切片扫描成像显微系统至初始位置；将样品划分为多个扫描区域； 2)激光发射装置发射出激光光束经单模光纤耦合后，经准直透镜准直得到准直激光光束并入射二维扫描振镜后，经准直透镜组聚焦再准直后经第一显微物镜倾斜入射样品； 3)通过样品台控制装置调节样品台水平和垂直位置，使样品被照亮区域位于入射激光光束的束腰位置；通过显示成像控制装置控制数据采集卡向压电片底座发送调节信号，使第二显微物镜沿压电片底座光轴方向位移，使样品被照亮区域位于第二显微物镜的物方焦面上；然后，精确调节样品平台水平位置，使入射激光聚焦光斑位于样品目标区域； (4)数据米集卡向二维扫描振镜发送周期相同的横向扫描电压控制信号和纵向扫描电压控制信号，二维扫描振镜中横向扫描头和纵向扫描头分别在横向、纵向依次有序转动，周期性有序性调节二维扫描振镜出射激光光束的角度，实现激光光束穿过第一显微透镜后的入射激光聚焦光斑在样品入射面内周期性有序性的移动扫描形成一组样品光切片序列；同时数据采集卡向压电片底座发送控制信号调节第二显微物镜位置，保证入射激光聚焦光斑扫描光切片一直位于第二显微物镜的物方焦面上；同时，米集数据卡向探测器发送控制拍摄速率的控制信号使其拍摄速率与光切片扫描移动速率相同； (5)形成的一组样品光切片序列依次经反射后通过第二显微物镜和场镜在探测器上依次成像；所述样品光切片的长度等于所述聚焦激光光斑的横向扫描幅度，宽度等于聚焦激光在样品中的穿透深度，厚度等于聚焦激光光斑的直径； 6)二维扫描振镜及第二显微物镜被还原至初始位置，调节样品台至目标扫描区域，重复上述操作，对其他扫描区域进行依次依序扫描； 7)显示成像控制装置采集各个扫描区域扫描后形成的样品光切片序列数据，并进行数据处理及拼接，形成样品宽场三维图像信息。在进行荧光样品扫描成像时，在第二显微物镜和场镜之间需要增加滤光片，通过滤光片消除由于激光光斑散射和反射引入的杂散光，仅使激发荧光反射光通过滤光片后在探测器上成像。上述的显示成像控制装置为主控计算机，通过软件可以对数据采集卡、样品台控制装置等输出控制信号进行控制。激光发射装置中的激光发射强度通过数据采集卡进行控制，由主控计算机输入控制信号，自动调节激光强度。探测器为CCD探测器，探测器的成像探测面位于场镜的像方焦面上。激光发射装置为两组时，两组发射的激光波长不同，不同波长的激光波长可以激发样品上标记的两种突光，产生不同的突光反射光，位于第二显微物镜和场镜之间的滤光片可以允许激发的不同波长的荧光反射光通过，但是激光光束的散射和反射光则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾斜宽场光切片扫描成像显微系统，依次包括激光发射装置、二维扫描振镜、准直透镜组、第一显微物镜、样品台、第二显微物镜、场镜、探测器、数据采集卡及成像显示控制装置；其中，所述二维扫描振镜反射所述激光发射装置产生的激光后经所述准直透镜组聚焦再准直后经所述第一显微物镜倾斜入射放置在所述样品台上的样品形成倾斜入射样品的激光扫描光路；所述准直透镜组包括第一透镜和第二透镜，靠近所述第一显微物镜的所述第二透镜与所述第一显微物镜构成4f光学系统；扫描样品后的出射光依次经所述第二显微物镜、所述场镜后在所述探测器上成像形成成像探测光路；所述激光扫描光路的光轴和所述成像探测光路的光轴垂直；所述第二显微物镜安装在压电片底座上，并可沿成像探测光路的光轴轴向发生位移；所述样品台上的样品被所述激光扫描光路聚焦光斑照亮区域位于所述第二显微物镜的物方焦面上；所述数据采集卡分别与所述激光发射装置、所述二维扫描振镜、所述压电片底座及所述探测器连接，并分别向与其连接的所述各部件发送控制信号控制所述各部件动作；所述样品台与一样品台控制装置连接，，所述样品台控制装置控制所述样品台进行三维移动；所述成像显示控制装置分别与所述探测器、所述样品台控制装置、所述数据采集卡连接，并分别向所述探测器、所述样品台控制装置、所述数据采集卡发送设定参数及控制指令；并处理显示样品三维图像信息；当样品为荧光标记的荧光样品时，在所述第二显微物镜与所述场镜之间设置有滤光片。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于冬梅，匡翠云，毕学卫，毕学臣，秦培武，
申请(专利权)人：苏州大猫单分子仪器研发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32