專利名稱：平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型的領域屬于立體影像重建，尤其是有關于一種平衡檢測共聚焦顯微鏡 (confocal microscope)成像系統(tǒng)。
背景技術：
共聚焦顯微鏡早在1957年即為Marvin Minskey所提出，并于1961年獲得專利。 早先由于沒有高功率的空間相干光源(spatial coherent light source)，所以共聚焦顯微鏡并無法善加應用。只是在激光技術產(chǎn)生后，此一現(xiàn)像才被改進。共聚焦顯微鏡的信號光源主要為激光器或熒光(fluorescence)。由一高數(shù)值孔徑 (numerical aperture)的聚焦裝置搜集信號光且應用一光檢測器進行檢測。在聚焦深度外部的光將被光檢測器之前的一針孔(pinhole)阻擋住。因為聚焦深度外部的光無法被光檢測器所檢測到，所以共聚焦顯微鏡具有深度辨識的能力。共聚焦顯微鏡的反射強度相對于軸向深度為一 sine square的曲線，且深度的分辨率為此曲線該最大值之半的全寬(full width at half maximum of this curve)。在可見光的范為內(nèi)，其約為300納米，而側向的分辨率為入射的激光束的散射能力所限制，其最高值約為200納米。應用共聚焦顯微鏡在不同的軸向深度處作二維的掃描可以重建一掃描物件的三維影像。因為傳統(tǒng)上使用的共聚焦顯微鏡無法對高速變動的物件進行實時的掃描，所以也無法進行實時進行三維成像。共聚焦顯微鏡使用高NA物鏡以使得照明的點距相當?shù)木o密，而且在光檢測器前方的光共軛平面中的針孔(pinhole)可以消除焦點外的信號。當來自聚焦深度外的光將被在該光檢測器前方的針孔(pinhole)所阻檔。共聚焦顯微鏡具有深度辨識的能力，所以可以是一項理想的表面輪廓量測計.傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡中，將一樣本對位于該焦點上，且在軸方向進行平面掃描， 再堆棧這些平面影像，可以得到三維影像。但是此過程必需精密的控制不同位的圖像 (sectioning image)的軸向位置，及影像重建的時間。因此傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡不適于檢測高速三維變動的形態(tài)及對為微觀處理的實時檢測。美國專利USP5, 804，813 (J.-P. Wang and C.-H Lee，"Differential 共聚焦顯微鏡”)中提出一種可實時檢測變動物體的三維影像的方法，該專利應用differential共聚焦顯微鏡，其中使用共聚焦顯微鏡的軸響應曲線(axial response curve)中的線性區(qū)段以使得深度方向的分辨率可以達到最大。已證明此一方式可以克服傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡的限制。差動共聚焦顯微鏡(differential confocal microscope)可以使得在深度方向的分辨率高于20納米，且可以操作在一開回路的組態(tài)(open loop configuration)下，而大大增加成像速度。因此可以達到實時的三維surface成像。但是此一方法的動態(tài)范圍(dynamic range)不夠大，所以當物件瞬時的變化較大時，所得到的三維影像相當?shù)哪：?。其次，此一方法并未考慮表面反射或熒光效應的差異所造成重建影樣上的錯誤。此外，目前此技術的軸向分辨率主要受限于光源功率的變動。[0009]本實用新型的目的即在解決此一現(xiàn)有技術的困難點，利用三階(three order)非線性擬合來增加其動態(tài)范圍，利用平衡檢測來消除光源功率變動的影響進而提高軸向分辨率和解決表面反射或熒光效應的差異所造成重建影樣上的錯誤，以得到更佳的影像效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的為提出一種平衡檢測的共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)及其三維影像重建方法，其中本實用新型使用非線性擬合(fitting)，可以增加可應用的動態(tài)范圍。本實用新型中消除光源中的功率的變動。應用平衡檢測可以改進軸向的分辨率。為達到上述目的，本實用新型的一種平衡偵測的共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)包含一光源；一光束放大器接收來自該光源的光束并經(jīng)散射后放大該光束的截面；一聚焦機構， 用于通過聚焦該光束放大器的光，以將光束聚焦到待測樣品上；一掃描機構，可以調(diào)整該聚焦機構相對于該樣品的軸向深度，并在不同深度處的樣品平面上移動，以使得該光束在不同的樣品點上聚焦后并產(chǎn)生反射光束；一等量分束器，將反射光束分成兩等量光束；一大面積光檢測器接收來自該等量分束器的一道光束，并測得該光束的信號強度；一針孔接收來自該等量分束器的另一道光束；一光束倍增管接收來自該針孔的信號，并測得此信號的強度；一處理器，接收來自該光束倍增管及該大面積光檢測器所檢測的信號的信號強度，并經(jīng)過校準的程序以得到校準后的反射信號強度；并應用在不同的軸向深度處的不同截面上所得到信號強度，重建該樣品的影像。進一步的，其尚包含一控制器用于控制該二維掃描光學裝置及該物鏡的位置以使得該二維掃描光學裝置及該物鏡可以沿著軸向進行不同軸向點處的二維掃描；一存儲器用于記錄相關資料，其中包含來自該大面積光檢測器及該光束倍增管的信號值，該二維掃描光學裝置及該PZT驅動的物鏡的相對位置及坐標。一顯示器用于顯示與相關資料及處理結果。一導光裝置用于導引該截面放大的光束進入該掃描機構，且導引該反射光束進入該分束器，其中的導光裝置包含一極化分束器(polarization beamsplitter)位于該光束放大器的后方，主要是由兩介電系數(shù)不同的棱鏡所構成；利用介電系數(shù)的不同，使得當光束從第一面射入時可以直接穿過該分束器，反之當光從第二面射入時，碰到第一面的邊界處將使得入射在該邊界處產(chǎn)生全反射；一四分之一波長光板(quarter wave plate)為在該極化分束器該后方，該四分之一波長光板包含反向的第一端及第二端，使得進入第一端的入射光及從第二端通過的反射光之間的極性相差90度，所以反射光束再由第二端進入該極化分束器的兩棱鏡的界面時會被反射，而不會穿過該界面。該掃描機構為一二維掃描光學裝置，其包含一鏡面，且可以由一驅動裝置驅動，應用該二維掃描光學裝置的移動可以改變?nèi)肷涔夥瓷浜蟮穆窂剑栽摲瓷浜蟮墓馐梢話呙柽^一照射物體。該聚焦機構為一 PZT驅動的物鏡，可以隨著該二維掃描光學裝置的位置改變而改變此PZT驅動的物鏡的位置，使得該PZT驅動的物鏡對準由該二維掃描光學裝置反射的光線。該光源為線性極化光源。[0019]由該大面積光檢測器及該光束倍增管所得到的信號經(jīng)一模擬數(shù)字轉換器轉換成數(shù)字信號。將該放大截面的光束通過一極化分束器及一四分之一波長光板；且該光束經(jīng)該 PZT驅動的物鏡后照射到一樣品后，此光束經(jīng)該樣品反射，并經(jīng)該二維掃描光學裝置反射后以反方向入射該四分之一波長光板，并在該極化分束器上的兩棱鏡的界面處反射向該等量分束器?？蓱脡弘娹D換器(PZT)驅動該物鏡。本實用新型的有益技術效果在于，本實用新型提供了兩項的改進。第一點，本實用新型使用非線性擬合曲線，而非僅使用線性區(qū)域，所以可以增加可應用的動態(tài)范圍。第二點，經(jīng)由消除光源中的功率的變動，平衡的檢測可以改進軸向的分辨率。其中顯示差動共聚焦顯微鏡在深度方向的分辨率受到系統(tǒng)噪聲的限制，其中噪聲主要是由于光源本身即存在的功率不穩(wěn)定(power fluctuation)所致。因此噪聲主要來自光源中的功率不穩(wěn)定。本實用新型中提出應用平衡移除此一噪聲將有效的改進軸向分辨率。此外，由于表面反射或熒光效應的差異所產(chǎn)的分歧可以消除掉。由下文的說明可更進一步了解本實用新型的特征及其優(yōu)點，閱讀時并請參考附圖。

圖1為應用共聚焦顯微鏡在不同的軸向點位置處，所得到的功率分布。圖2為本實用新型的元件方塊圖。圖3-1為現(xiàn)有技術的一階擬合的模擬結果。圖3-2示本實用新型的三階擬合的模擬結果。圖4顯示本實用新型的模擬結果。其中圖4-1表示樣品的縱剖面；圖4-2表示由光束倍增管9所得到的二維影像。為符合實際操作情形，我們在影像中加入了光源功率變動(噪聲)以及表面反射的差異(上下半部影像強度不同)；圖4-3表示由差動共聚焦顯微鏡對該樣品的重建之影像的剖面圖； 圖4-4表示由本實用新型之平衡共聚焦顯微鏡對該樣品的重建之影像的剖面圖；4-4表示應用本實用新型的結果所得到的影像。
具體實施方式
茲謹就本實用新型的結構組成，及所能產(chǎn)生的功效與優(yōu)點，配合附圖，舉本實用新型之一較佳實施例詳細說明如下。本實用新型運作的原理圖1中顯示的是應用共聚焦顯微鏡，在不同的軸向點位置處，所得到的功率分布， 其中顯示的功率相對于軸向點呈sinc2曲線的分布，其最大點處對應到物鏡的焦點。雖然在焦點處可以得到最大的信號值。但對于該Sinc2曲線取微分后得到其微分曲線，可以發(fā)現(xiàn)功率最大點處的微分值為零。亦即在此位置，共聚焦信號對于樣品的位移并不敏感。反之，差動共聚焦顯微鏡的概念即在于將工作點置于sinc2曲線中微分值最大的一點，而不是在焦點。此工作點的意義為當我們在此點進行量測時，即使樣品位置僅有微小的偏移，也能造成極大的信號變化。本實用新型是對于此現(xiàn)有技術提出更進一步的改進，其中本實用新型應用三階的非線性擬合增加量測的動態(tài)范圍，使得本實用新型中的差動共聚焦顯微鏡可以用于量測較厚的樣品。另外，本實用新型應用平衡檢測來消除光源功率變動的影響進而提高軸向分辨率和解決表面反射或熒光效應的差異所造成重建影樣上的錯誤，以得到更佳的影像效果。圖2顯示在本文中所提出的“平衡檢測差動共聚焦顯微鏡(balanced detection differential confocal microscope)共聚焦顯微鏡”的較佳實施例。與現(xiàn)有的技術比較下，本實用新型有兩項顯著的改進，第一項為本實用新型應用非線性的擬合(nonlinear fitting)，所以使得動態(tài)范圍增加；另外，本實用新型中使用平衡檢測(balance detection)經(jīng)由消除光源的不穩(wěn)定而改進軸向分辨率。已知差動共聚焦顯微鏡在深度方向的分辨率為系統(tǒng)的噪聲所限制，其中噪聲主要是來自光源中光能的不穩(wěn)定(fluctuation) 所致。因此，由本實用新型中所提出的平衡檢測以去除噪聲將有效的改進軸向分辨率。此外，也可以消除(表面形態(tài))中的分歧，其主要是源自于表面反射或熒光效應中的差異。圖2中顯示本實用新型的組件的安裝結構。其中本實用新型包含下列元件一線性極化光源1，可放出線性的極化光。一光束放大器(beam expander) 2接收來自該線性極化光源1的光束并將該光束發(fā)散以增加散射截面。本例中該光束放大器由一凹透鏡及一凸透鏡所形成。其中該凹透鏡的作用在于將入射的光束發(fā)散，以增加光束面積，該凸透鏡的作用是接收來自該凹透鏡的散射光后聚焦后成為平行光束，以便于后段的光信號處理。一極化分束器(polarization beamsplitter) 3主要是由兩介電系數(shù)不同的棱鏡所構成。利用介電系數(shù)的不同，使得當平行極化的光束入射時可以直接穿過該分束器，反之當垂直極化的光束入射時，碰到該第二面與該第一面的邊界處將使得入射光在的邊界處產(chǎn)生全反射。此裝置在現(xiàn)有技術中已熟知，所以不再贅述其細節(jié)。一四分之一波長光板(quarter wave plate) 4，其目的在于使得進入第一端的入射光及從反向的第二端通過的反射光之間的極性相差90度，所以反射光束再由該極化分束器3的第二端進入該極化分束器3的兩棱鏡的界面時會被反射，而不會穿過該界面。一二維掃描光學裝置5，基本上此二維掃描光學裝置5為一鏡面，且可以由一驅動裝置(圖中沒有顯示，此為現(xiàn)有技術中所熟知的)驅動，應用該二維掃描光學裝置5的移動可以改變?nèi)肷涔庠谠撶R面反射后的路徑，所以該反射后的光束可以掃描過一照射物體。一 PZT (壓電轉移，piezoelectric transfer)驅動的物鏡6，可以隨著該二維掃描光學裝置5的位置改變而改變此PZT驅動的物鏡6使得該PZT驅動的物鏡6對準由該二維掃描光學裝置5反射的光線。此動作是有一計算機進行精密的控制，以在一二維的平面上對該樣品進行精細的掃描。并可以沿著該物鏡6的軸向(垂直物鏡的鏡面)改變深度。經(jīng)由在不同的軸向深度處進行二維平面掃描可以建立三維的掃描結果。當由該二維掃描光學裝置5反射的光線入射該PZT驅動的物鏡6時，將為該物鏡 6所聚焦，然后入射到樣本20。此入射光束在該樣本不同深度處將產(chǎn)生不同的反射光，這些反射光形成反射光束并沿著入射光路徑的反方向入射該二維掃描光學裝置5。隨后由該二維掃描光學裝置5反射后穿過該四分之一波長光板4入射該極化分束器(polarization beamsplitter) 3，并在兩棱鏡的交界處產(chǎn)生反射。[0043]一等量分束器7 (50/50beamsplitter)，反射光束在此等量的分束器7后分成兩束等量的光束并沿著不同的方向行進。一大面積光檢測器(large area photo detector) 10接收來自該等量分束器7的一道光束并檢測其能量。一針孔8接收來自該等量分束器7的另一道光束?！馐对龉?接收來自該針孔8的光束的信號。一處理器11，接收來自該光束倍增管9及該大面積光檢測器10的信號，并進行與本實用新型相關的運算。一控制器12用于控制該二維掃描光學裝置5及該PZT驅動物鏡6的位置以使得該二維掃描光學裝置5及該PZT驅動物鏡6可以沿著軸向進行不同軸向點處的二維掃描。一存儲器13用于記錄與本實用新型相關的資料，如儲存的資料包含來自該大面積光檢測器10及該光束倍增管9的信號值，該二維掃描光學裝置5及該PZT驅動的物鏡6 的相對位置及坐標等等。一顯示器14用于顯示與本實用新型相關的資料及處理結果。下文中說明本實用新型之裝置的操作如下由線性極化光源1發(fā)射一光束，該光束經(jīng)過光束放大器一將該光束的截面放大；將該放大截面的光束經(jīng)極化分束器3 ；由于此處該光束尚未經(jīng)過四分之一波長光板，其極化仍然為平行方向，因此得完全通過極化分束器3 ；經(jīng)極化分束器后的光束入射一二維掃描光學裝置5，必經(jīng)由該二維掃描光學裝置 5的鏡面反射，改變的光束的行進方向；由一驅動裝置(圖中沒有顯示，此為現(xiàn)有技術中所熟知的)驅動，應用該二維掃描光學裝置5的移動可以改變?nèi)肷涔獾穆窂剑允沟迷撊肷涔馐鴴呙柽^一樣品。將經(jīng)過該二維掃描光學裝置5投射向該PZT驅動的物鏡6，其中該PZT驅動的物鏡6可以隨者該二維掃描光學裝置5的位置改變而改變此 PZT驅動的物鏡6使得該PZT驅動的物鏡6對準由該二維掃描光學裝置5反射的光線；經(jīng)該PZT驅動的物鏡6后照射到一樣品后，此光束經(jīng)該樣品反射，并經(jīng)該二維掃描光學裝置5及該四分之一波長光板4，其極化改變?yōu)榇怪狈较?，由反向入射該極化分束器3 在該極化分束器3的兩棱鏡的界面處反射向一等量光束器7，反射光束經(jīng)此等量光束器7后分成兩束等量的光束；其中之一等量光束入射到一大面積光檢測器10 ；以檢測到一信號功率，此信號并沒有經(jīng)過空間濾波，此信號再經(jīng)一類比數(shù)字轉換器轉換成數(shù)字信號；所以當在同一時點下，此信號功率的平均值表示在不同的軸向深度處的功率的平均值，其可以避免由于光源的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的功率震蕩，所以由此大面積光檢測器10所得到平均功率將用于作校準之用。其中另一光束入射到一針孔8后再入射到一光束倍增管9以檢測其光能并放大該信號；該放大的信號在經(jīng)一類比數(shù)字轉換器轉換成數(shù)字信號；將上述結果相關的資料儲存起來，儲存的資料包含來自該大面積光檢測器10及該光束倍增管9的信號值，該二維掃描光學裝置5及該PZT驅動的物鏡6的相對位置及坐標等等；[0063]調(diào)整該二維掃描光學裝置5及該PZT驅動的物鏡6的相對位置后在同一軸向深度對方該樣品進行二維掃描，并執(zhí)行相同的作業(yè)以得到對應的數(shù)據(jù)；然后改變該二維掃描光學裝置5及該PZT驅動的物鏡6的軸向深度，并重覆上述的步驟，對方該樣品進行二維掃描，并執(zhí)行相同的作業(yè)以得到對應的數(shù)據(jù)；應用上述所得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生該樣品的三維影像。本實用新型的校準方式說明如下在量測前，先選定一基準點A，在幾微米的行程中，在樣品及PZT-驅動的物鏡6之間的軸方向上不同的位置處對該樣品進行量測，并擷取自該光束倍增管9所得到的信號， 以得到不同軸向點的反射功率分布函數(shù)，其為近似sinc2的曲線(請參考圖1)。由此曲線可以找到一工作點，即為sinc2曲線之微分值為最大的一點。然后使用三階非線性的擬合， 在該工作點的附近，找到一三階(three order)的匹配曲線，其可匹配該軸向點功率分布函數(shù)。與現(xiàn)有技術中的線性擬合比較下，本實用新型中使用三階非線性的擬合，因此可以得到一較大的動態(tài)范圍(如圖3所示)。圖3中顯示應用現(xiàn)有技術的一階線性擬合其可應用的動態(tài)范為約為400納米，但本實用新型中使用三階的非線性擬合其動態(tài)范圍增加為1000納米。同時由該大面積光檢測器10所得到的光信號強度也被記錄下來。微調(diào)樣品與PZT驅動的物鏡6之間的距離到該工作點(圖1中所標示的)，然后在原先之基準點的附近進行二維掃描。每一掃描點B所得到的反射光束經(jīng)不同的鏡面作用后由大面積光檢測器10及該光束倍增管9擷取對應的信號。其中由該光束倍增管9所得到的信號先經(jīng)過該針孔8的過濾，所以唯有在該工作點附近之深度處的信號才會被擷取， 而其余的信號會被過濾掉。而由該大面積光檢測器10所得到的信號強度代表在該掃描點 B的反射信號的總強度。由于樣品在軸向的密度分布不均勻的緣故，所以在掃描點B的反射信號總強度 (即由大面積光檢測器10所接收信號的強度)與在基準點A的反射信號總強度會產(chǎn)生差異。此差異適可用來校正由該光束倍增管9所得到的信號的強度。首先，依據(jù)在掃描點B及基準點A所量測的反射信號總強度的差異，將由掃描點B 所得到的工作點的反射信號強度(即由光束倍增管9所接收信號的強度)進行調(diào)整(如將掃描點B所得到的工作點的反射信號強度χ掃描點B的反射信號總強度/基準點A的反射信號總強度)，以消除因為樣品在軸向的密度分布不均勻所產(chǎn)生的誤差。然后修正軸向高度所產(chǎn)生的誤差，先將掃描點B所得到的工作點的反射信號強度 (即由光束倍增管9所接收信號的強度)除以在工作點的斜率即可得到軸向高度差(即掃描點B與基準點A)之間的高度差。應用此高度差可以找到在該3D擬合曲線(fitting curve)上對應的點。應用此對應點與該工作點在該3D擬合曲線上對應的功率的比值修正由該工作點的反射信號強度(即由光束倍增管9所接收信號的強度)，即將該工作點的反射信號強度乘上該比值，如此得到在該掃描點B的反射功率，并記憶到該存儲器中，然后對其它的掃描點進行同樣的運算。如果發(fā)現(xiàn)某一掃描點的反射信號”總”強度(即來自大面積光檢測器10的信號強度)與其它點的偏差過大時，有可能是樣品的結構產(chǎn)生很大的變異， 則必須重新進行較準的工作。如此反覆此一作業(yè)，直到整個平面均掃描完成為止，并將這些結果儲存在該存儲器中。然后改變樣品與PZT驅動的物鏡6之間的距離(軸向深度)，對另一平面重覆相同的操作，直到整個樣品所涵蓋的空間(或所欲掃描的空間)均被掃描過后，停止該項操作。最后，將所有的數(shù)據(jù)進行影像重建以得到樣品的三維影像。與現(xiàn)有技術中相比較，可以得知本實用新型提供兩項的改進。第一點，本實用新型使用非線性擬合曲線，而非僅使用線性區(qū)域，所以可以增加可應用的動態(tài)范圍。第二點，經(jīng)由消除光源中的功率的變動，平衡的檢測可以改進軸向的分辨率。其中顯示差動共聚焦顯微鏡在深度方向的分辨率受到系統(tǒng)噪聲的限制，其中噪聲主要是由于光源本身即存在的功率不穩(wěn)定(power fluctuation)所致。因此噪聲主要來自光源中的功率不穩(wěn)定。本實用新型中提出應用平衡移除此一噪聲將有效的改進軸向分辨率。此外，由于表面反射或熒光效應的差異所產(chǎn)的分歧可以消除掉。大面積光檢測器10不具深度辨識的能力，只是其表示光源的功率不穩(wěn)定，及表面反射的映射或熒光效應(fluorescence efficiency)的結果。另言之，由該光束倍增管9所得到的信號的強度表示光源中所有的功率震動，表面反射及的熒光效應及表面形態(tài)的總合結果。由光束倍增管9及大面積光檢測器10的平衡檢測，不只允許可以得到表面形態(tài)，而不受表面反射或熒光效應變動的影響，而且可以移除由于光源的功率振動所產(chǎn)生的噪聲。此噪聲將限制軸向的分辨率。圖4顯示本實用新型的模擬結果。其中圖4-1表示樣品的剖面影像；圖4-4表示應用本實用新型的結果所得到的影像。綜上所述，本實用新型人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現(xiàn)有缺失，相較于現(xiàn)有技術明顯具有突破性之進步優(yōu)點，確實具有功效之增進，且非易于達成。上列詳細說明是針對本實用新型之一可行實施例的具體說明，只是該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所為之的等效實施或變更，均應包含于本實用新型的專利范圍中。
權利要求1. 一種平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，其包含 一個光源；一個光束放大器，該光束放大器接收來自該光源的光束并經(jīng)散射后放大該光束的截一個聚焦機構，該聚焦機構通過聚焦該光束放大器的光束以將光束聚焦到待測樣品上；一個掃描機構，該掃描機構能調(diào)整該聚焦機構相對于該樣品的軸向深度，并在不同深度處的樣品平面上移動以使得該光束在不同的樣品點上聚焦并產(chǎn)生反射光束；一個等量分束器，將該反射光束分成兩等量光束；一個大面積光檢測器，接收來自該等量分束器的其中一道光束，并測得該光束的信號強度；一個針孔，接收來自該等量分束器的另一道光束；一個光束倍增管，接收來自該針孔的光束的信號，并測得此光束的信號的強度；一個處理器，接收來自該光束倍增管及該大面積光檢測器所檢測的信號的信號強度， 并經(jīng)過校準的程序以得到校準后的反射信號強度；并應用在不同的軸向深度處的不同截面上所得到信號強度重建該樣品的影像。
2.根據(jù)權利要求1所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一個控制器，該控制器控制該掃描機構的二維掃描光學裝置及物鏡的位置以使得該二維掃描光學裝置及該物鏡能沿著軸向進行不同軸向點處的二維掃描；一個用于記錄相關資料的存儲器，其中相關資料包含來自該大面積光檢測器及該光束倍增管的信號值、該二維掃描光學裝置及該物鏡的相對位置及坐標。
3.根據(jù)權利要求1所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一個用于顯示相關資料及處理結果的顯示器。
4.根據(jù)權利要求1所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，尚包含一個用于導引該截面放大的光束進入該掃描機構且導引該反射光束進入該分束器的導光裝置，其特征在于， 該導光裝置包含一個主要是由兩個介電系數(shù)不同的棱鏡所構成的極化分束器，位于該光束放大器的后方；其使從第一面射入的光束直接穿過該分束器，而從第二面射入的光束，于第一面的邊界處產(chǎn)生全反射；一個四分之一波長光板，位于該極化分束器該后方，該四分之一波長光板包含反向的第一端及第二端，其使進入第一端的入射光及從第二端通過的反射光之間的極性相差90 度，以使反射光束由第二端進入該極化分束器的兩棱鏡的界面時會被反射，而不會穿過該界面。
5.根據(jù)權利要求1所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，該掃描機構為一個二維掃描光學裝置，其包含一面鏡面，且由驅動裝置驅動，借助該二維掃描光學裝置的移動改變?nèi)肷涔夥瓷浜蟮穆窂?，以使該反射后的光束掃描過一個照射物體。
6.根據(jù)權利要求5所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，該聚焦機構為一個壓電轉換器驅動的物鏡，其隨著該二維掃描光學裝置的位置改變而改變此壓電轉換器驅動的物鏡使得該壓電轉換器驅動的物鏡對準由該二維掃描光學裝置反射的光線。
7.根據(jù)權利要求1所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，該光源為線性極化光源。
8.根據(jù)權利要求1所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，由該大面積光檢測器及該光束倍增管所得到的信號經(jīng)模數(shù)轉換器轉換成數(shù)字信號。
9.根據(jù)權利要求6所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，該放大截面的光束通過一個極化分束器及一個四分之一波長光板；且該光束經(jīng)該壓電轉換器驅動的物鏡后照
10.根據(jù)權利要求2所述的平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，應用壓電轉換器驅動該物鏡。
專利摘要一種平衡檢測共聚焦顯微鏡成像系統(tǒng)，包含:一光源；一光束放大器；一聚焦機構；一掃描機構；一等量分束器，將反射光束分成兩等量光束；一大面積光檢測器接收來自該等量分束器的一道光束，并測得該光束的信號強度；一針孔接收來自該等量分束器的另一道光束；一光束倍增管接收來自該針孔的信號，并測得此信號的強度；一處理器，接收來自該光束倍增管及該大面積光檢測器所檢測的信號的信號強度，并經(jīng)過校準的程序以得到校準后的反射信號強度；并應用在不同的軸向深度處的不同截面上所得到信號強度，重建該樣品的影像。使用三階非線性擬合，可增加可應用的動態(tài)范圍。且經(jīng)由消除光源中的功率的變動，平衡的檢測可以改進軸向的分辨率。
文檔編號G01B11/24GK202204470SQ201120235970
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2011年7月6日
發(fā)明者李選德, 黃書偉 申請人:李選德, 黃書偉