本實用新型屬于光學(xué)顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光掃描共聚焦顯微鏡是二十世紀80年代發(fā)展起來的一項具有劃時代意義的一項技術(shù)，它是在熒光顯微鏡成像基礎(chǔ)上加裝了激光掃描裝置，利用計算機進行圖像處理，把光學(xué)成像的分辨率提高了30％-40％，并可對生物樣品等實現(xiàn)光學(xué)斷層成像。在共焦顯微成像系統(tǒng)中，點光源發(fā)出的光經(jīng)物鏡后聚焦到樣品表面，再由樣品反射或透射后經(jīng)聚光鏡再聚焦到探測器。點光源、物體成像面、探測器前的小孔三者是互相共軛的。由掃描機構(gòu)對樣品進行xy平面掃描以得到樣品的一幅二維圖像，再由軸向掃描便可得到樣品多個層面的掃描圖像，各層圖像經(jīng)過圖像處理，便可重構(gòu)出樣品的高分辨率三維層析圖像。

熒光共焦顯微內(nèi)窺成像的原理是通過光纖束將激光傳到體內(nèi)照射樣品，以激發(fā)樣品發(fā)出熒光，再經(jīng)光纖束原路傳回?zé)晒?，通過探測器獲取熒光，用以進行觀察、分析。現(xiàn)有技術(shù)提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)不具備信號光的同時共聚焦光譜分析能力，在使用時往往不清楚熒光的光譜，不利于對一些結(jié)構(gòu)相似、熒光光強信號相似的樣品進行分析。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例提供了一種熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)不具有光譜分析能力的問題。

本實用新型實施例提供了一種熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)包括：

熒光激發(fā)單元、圖像獲取單元、光譜獲取單元；

所述熒光激發(fā)單元，用于激發(fā)待測樣品，以獲得熒光；

所述圖像獲取單元，用于獲取共焦熒光顯微圖像；

所述光譜獲取單元，用于獲取熒光光譜。

從上述本實用新型實施例可知，本實用新型提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)，包括：熒光激發(fā)單元、圖像獲取單元、光譜獲取單元，熒光激發(fā)單元，用于激發(fā)待測樣品以獲得熒光，圖像獲取單元，用于獲取共焦熒光顯微圖像，光譜獲取單元，用于獲取熒光光譜。本實用新型提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)是在現(xiàn)有的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加可得到熒光光譜信息的光譜儀以及光路配合使用的光學(xué)器件，以實現(xiàn)熒光光譜與共焦熒光顯微圖像的同時顯示，解決了現(xiàn)有的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)不具有光譜分析能力，當遇到一些物體的結(jié)構(gòu)相似，光強探測無法對其進行區(qū)分辨別的問題，同時，本實用新型提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)有利于系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型第一實施例提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使得本實用新型實施例的實用新型目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而非全部實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1，圖1是本實用新型第一實施例提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。圖1示例的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)，主要包括：

熒光激發(fā)單元、圖像獲取單元、光譜獲取單元。

熒光激發(fā)單元，用于激發(fā)待測樣品以獲得熒光；圖像獲取單元，用于獲取共焦熒光顯微圖像；光譜獲取單元，用于獲取熒光光譜。

熒光激發(fā)單元，包括在熒光激發(fā)光路上依次放置的激光光源101、激發(fā)濾光片102、雙色鏡103、第一物鏡104、共焦針孔105、第二物鏡106、二維掃描器107、掃描透鏡108、管鏡109、第三物鏡110、光纖束111、顯微透鏡112。

圖像獲取單元，包括在共焦熒光顯微圖像獲取光路上依次放置的顯微透鏡112、光纖束111、第三物鏡110、管鏡109、掃描透鏡108、二維掃描器107、第二物鏡106、共焦針孔105、第一物鏡104、雙色鏡103、發(fā)射濾光片113、熒光分束鏡114、第一聚焦透鏡115、探測器116。

光譜獲取單元，包括在熒光光譜獲取光路上依次放置的顯微透鏡112、光纖束111、第三物鏡110、管鏡109、掃描透鏡108、二維掃描器107、第二物鏡106、共焦針孔105、第一物鏡104、雙色鏡103、發(fā)射濾光片113、熒光分束鏡114、第二聚焦透鏡117、光譜儀118。

激光光源101用于產(chǎn)生激發(fā)光；

激發(fā)濾光片102放置在激光光源101發(fā)出的激發(fā)光的光路上；

雙色鏡103放置在激發(fā)光經(jīng)激發(fā)濾光片102后的光路上；

第一物鏡104放置在激發(fā)光經(jīng)雙色鏡103透過后的光路上；

共焦針孔105放置在激發(fā)光經(jīng)第一物鏡104會聚后的光路上；

第二物鏡106放置在激發(fā)光經(jīng)共焦針孔105后的光路上；

二維掃描器107放置在激發(fā)光經(jīng)第二物鏡106準直后的光路上；

掃描透鏡108放置在激發(fā)光經(jīng)二維掃描器107二維掃描后的光路上，二維掃描器107放置在掃描透鏡108的前焦面；

管鏡109放置在激發(fā)光經(jīng)掃描透鏡108后的光路上，掃描透鏡108的后焦面和管鏡109的前焦面重合；

第三物鏡110放置在激發(fā)光經(jīng)管鏡109準直后的光路上；

光纖束111放置在激發(fā)光經(jīng)第三物鏡110會聚后的光路上，激發(fā)光經(jīng)第三物鏡110耦合進入光纖束111；

顯微透鏡112放置在激發(fā)光經(jīng)光纖束111后的光路上；

發(fā)射濾光片113放置在熒光經(jīng)雙色鏡103反射后的光路上，熒光是由激發(fā)光激發(fā)待測樣品2所得到；

熒光分束鏡114放置在熒光經(jīng)發(fā)射濾光片113濾波后的光路上；

第一聚焦透鏡115放置在熒光經(jīng)熒光分束鏡114透射后的光路上；

探測器116放置在熒光經(jīng)第一聚焦透鏡115聚焦后光路上，探測器116放置在第一聚焦透鏡115的后焦面；

第二聚焦透鏡117放置在熒光經(jīng)熒光分束鏡114反射后的光路上；

光譜儀118放置在熒光經(jīng)第二聚焦透鏡117聚焦后光路上，光譜儀118放置在第二聚焦透鏡117的后焦面。

進一步地，本實用新型第一實施例提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)還包括：終端119。

終端119分別與二維掃描器107、探測器116、光譜儀118電性連接。

進一步地，共焦針孔105的孔徑大小能夠調(diào)節(jié)，用于實現(xiàn)信噪比、對比度和分辨率等參數(shù)的調(diào)節(jié)，以增強實用性。

光纖束111中包括多根光纖。

該熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)的工作原理是：

首先由激光光源101發(fā)出激發(fā)光，該激發(fā)光可為連續(xù)光或脈沖光，其波長位于熒光染料或自體熒光物質(zhì)的吸收區(qū)；之后，激發(fā)光經(jīng)激發(fā)濾光片102濾波，目標波長的光透過，其它波長的光則被阻擋，以提高信噪比；之后，經(jīng)激發(fā)濾光片102濾波后的激發(fā)光經(jīng)雙色鏡103透射到第一物鏡104上，并由第一物鏡104會聚到共焦針孔105上，共焦針孔15為孔徑大小可調(diào)的共焦針孔，可實現(xiàn)信噪比、對比度和分辨率等參數(shù)的調(diào)節(jié)，以增強實用性；之后，經(jīng)共焦針孔105出射后的激發(fā)光由第二物鏡106收集并準直，進入二維掃描器107中；之后，經(jīng)二維掃描器107偏轉(zhuǎn)的激發(fā)光經(jīng)掃描透鏡108進入管鏡109形成平行光束，選用合適的管鏡109，以使該平行光束的直徑與管鏡109的孔徑匹配，以實現(xiàn)最佳聚焦效果，提高分辨率；之后，經(jīng)管鏡109準直后的激發(fā)光進入第三物鏡110，由第三物鏡110會聚耦合進入光纖束111的某根光纖中，此光纖可記為當前時刻激發(fā)光入射光纖；之后，由光纖束111的另一端出射后，由顯微透鏡112聚焦到樣品2上；之后，根據(jù)光路可逆原則，樣品2經(jīng)激發(fā)光激發(fā)出的熒光經(jīng)顯微透鏡112耦合進入光纖束111中的當前時刻激發(fā)光入射光纖中，再經(jīng)第三物鏡110后經(jīng)透射到管鏡109；之后依次經(jīng)掃描透鏡108、二維掃描器107和第二物鏡106進入共焦針孔105，共焦針孔105可將熒光光束中、除當前時刻激發(fā)光入射光纖以外的其它光纖收集到的熒光阻擋掉；之后，由共焦針孔105濾出的熒光經(jīng)第一物鏡104形成準直光，該準直光再由雙色鏡103反射到發(fā)射濾光片113，由發(fā)射濾光片113將殘余的激發(fā)光阻擋掉，濾出熒光；之后，濾出的熒光一部分通過熒光分束鏡114透射，經(jīng)由第一聚焦透鏡115聚焦到探測器116上，由探測器116獲得共焦熒光顯微圖像；經(jīng)過發(fā)射濾光片113濾波之后照射在熒光分束鏡114上的熒光，另一部分被熒光分束鏡114反射，并由第二聚焦透鏡117聚焦到光譜儀118上，由光譜儀118獲得熒光光譜。

在本實用新型中，為了獲得樣品2的熒光共焦圖像，二維掃描器107每使得激發(fā)光的光束偏轉(zhuǎn)一步，由第三物鏡110聚焦耦合到光纖束111中，導(dǎo)入激發(fā)光的光纖也隨之變化，樣品2中激發(fā)光的激發(fā)光點的位置也對應(yīng)變化，以達到掃描樣品的目的。而光纖束111中與每個位置對應(yīng)的那根光纖收集的熒光都與共焦針孔15形成共焦探測，因此該光纖收集的熒光可以濾過，光纖束111中的其它光纖收集的熒光則被共焦針孔105阻擋。這樣，相對于傳統(tǒng)的僅利用光纖束中光纖孔徑實現(xiàn)共焦光路的方式，該系統(tǒng)引入共焦針孔105而實現(xiàn)了真正的共軛成像，能夠?qū)⒐饫w束中其它鄰近光纖收集的干擾熒光信號濾除，而傳統(tǒng)利用光纖自身孔徑的方式則無法實現(xiàn)該效果。另外，共焦針孔105處于自解掃描光路中，既實現(xiàn)激發(fā)光點源效果，又實現(xiàn)了點物發(fā)光探測，相較于雙孔結(jié)構(gòu)其更簡單、性能更穩(wěn)定，有利于系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。

本實用新型中的二維掃描器107可以是二維振鏡、聲光器件或其它可實現(xiàn)柵掃描或隨機掃描的掃描器。

本實用新型中的雙色鏡103具有對寬場成像激光全反、而對激發(fā)光和熒光高透的特性。

本實用新型中的探測器116可以是光電倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)或其它單點探測器；

本實用新型中的二維掃描器107、探測器116、光譜儀118皆由終端119控制，并由終端119存儲及顯示數(shù)據(jù)。

本實用新型提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)，包括：熒光激發(fā)單元、圖像獲取單元、光譜獲取單元，熒光激發(fā)單元，用于激發(fā)待測樣品以獲得熒光，圖像獲取單元，用于獲取共焦熒光顯微圖像，光譜獲取單元，用于獲取熒光光譜。本實用新型提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)是在現(xiàn)有的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加可得到熒光光譜信息的光譜儀以及光路配合使用的光學(xué)器件，以實現(xiàn)熒光光譜與共焦熒光顯微圖像的同時顯示，解決了現(xiàn)有的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)不具有同時共聚焦光譜分析能力，當遇到一些物體的結(jié)構(gòu)相似，光強探測無法對其進行同時區(qū)分辨別的問題，同時，本實用新型提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)有利于系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關(guān)描述。

以上為對本實用新型所提供的熒光共焦顯微內(nèi)窺成像系統(tǒng)的描述，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型實施例的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。