[发明专利]一种快速宽视场体全息荧光显微成像系统

说明书

本发明涉及一种快速宽视场体全息荧光显微成像系统，其特征在于：它包括激光光源、二向色分光镜、显微物镜、MEMS微反射镜阵列器件、体全息光栅器件、成像透镜和图像探测器阵列；激光光源发射照明光波到二向色分光镜；二向色分光镜将照明光波通过显微物镜照射成像目标，成像目标发出的荧光经显微物镜返回二向色分光镜，显微物镜将荧光经投射到MEMS微反射镜阵列器件；MEMS微反射镜阵列器件根据成像光谱的中心波长以及体全息光栅器件的布拉格特性参数对位于不同位置的光波进行角度编码进而控制成像光束的偏转方向，经偏转后的成像光束以匹配角度入射到体全息光栅器件；体全息光栅器件对经过空间角度编码后的入射光进行衍射，衍射光由MEMS微反射镜解码阵列器件解码后经成像透镜成像到图像探测器阵列。

技术领域

本发明涉及空间光谱显微成像技术领域，特别是关于一种快速宽视场体全息荧光显微成像系统。

背景技术

基于体全息光栅的光谱显微成像系统是一种近年来备受关注的新型显微成像技术，在浅层肿瘤检测，疾病诊断，食品药品监督，生物检验检疫，材料科学等领域有着非常广阔的应用前景。体全息显微光谱成像系统是利用体全息光栅器件的布拉格选择特性实现高光谱分辨率的显微成像。体全息光栅器件是采用具有一定厚度的光致折变材料记录两束相干光在记录材料内相干图样制作而成，所记录的全息图样是一种具有厚度的三维相位光栅，这种三维相位光栅具有特殊的衍射特性，精细的光谱角度选择特性，体积复用特性，而且具有非常宽的光谱调节范围，能够实现宽光谱范围内的连续调节。当采用某种波长的光对生物组织进行照射，生物组织表面将会对入射光进行散射和吸收，当散射光经过显微物镜后入射到位于像方焦平面的体全息光栅表面，体全息光栅的布拉格选择特性使只有和入射角度匹配的入射光波才能以较高的衍射效率通过，从而可以获得组织的窄带光谱的图像，而且避免了背景光的干扰。

体全息光学成像系统能够在窄带光源下实现狭窄视场的成像并获得相应区域的光谱信息，利用体积复用体全息光栅能够获取半透明组织三维空间层析图像以及对非透明结构进行轮廓成像。由于体全息光栅简并性，当物体表面反射或者发射的光谱较宽光时，出现在成像透镜后焦面上的图像是含有多种色光的图像。由于体全息光栅的布拉格选择特性，在窄带光照明条件下，在图像传感器上获得的图样是一条窄带，若想获得单一色光的宽视野图像则需要采用水平扫描的方式，但是这种方案增加了系统的复杂度降低成像效率，且不能实现大视野多个单色光谱的连续快速切换。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以用于对宽光谱成像目标进行成像并且可以实现单光谱的快速切换的宽视场体全息荧光显微成像系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种快速宽视场体全息荧光显微成像系统，其特征在于：它包括一激光光源、一二向色分光镜、一显微物镜、一MEMS微反射镜阵列器件、一体全息光栅器件、一成像透镜和一图像探测器阵列，其中，所述MEMS微反射镜阵列器件位于所述显微物镜的像平面且设置在所述体全息光栅器件的入射端；所述激光光源用于为一成像目标提供强度均匀的光照条件，所述激光光源发射照明光波到所述二向色分光镜；所述二向色分光镜将照明光波转折为垂直于其入射方向并通过所述显微物镜照射所述成像目标，所述成像目标发出的荧光经所述显微物镜返回所述二向色分光镜，所述二向色分光镜滤除所述成像目标发出荧光中含有的照明光波，所述成像目标发出的荧光经所述显微物镜投射到所述MEMS微反射镜阵列器件；所述MEMS微反射镜阵列器件根据成像光谱的中心波长以及所述体全息光栅器件的布拉格特性参数对位于不同位置的光波进行角度编码进而控制成像光束的偏转方向，经偏转后的成像光束以匹配角度入射到所述体全息光栅器件；所述体全息光栅器件对经过空间角度编码后的入射光进行衍射，衍射光经所述成像透镜成像到所述图像探测器阵列。