[发明专利]一种可用于光谱分析的多点扫描共聚焦成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于光谱分析的多点扫描共聚焦成像系统，特别涉及用于样品三维共聚焦成像的光谱分析。本发明主要应用于生物医学显微成像领域，也可用于材料研究。

背景技术

随着光谱分析在细胞生物学研究应用的开展，科学家迫切需要在获取高分辨率的共聚焦图像时，同时获得图像中每一位点的光谱信息。但是，目前只有逐点扫描的单点扫描共聚焦成像系统能通过色散元件，一次获取一个位点的光谱图像，然后逐点扫描样品以获取完整的、带有光谱信息的共聚焦图像，成像非常耗时。因此，单点扫描共聚焦成像系统难以应用于多点获取成像。

而对于多点扫描的转盘共聚焦成像系统，由于数量巨大的针孔为二维排列的阵列，系统只能通过液晶滤光镜等滤光元件逐次透过不同波长的光，然后通过计算机重组，以获取完整的、带有光谱信息的共聚焦图像。因此，用于光谱分析的转盘共聚焦成像系统会损失大量的光信号，光谱分辨率越高损失越大。

发明内容

本发明的目的，是使用单列排列的针孔和两个转轴相互垂直的扫描振镜逐列扫描样品，以实现三维共聚焦成像；同时通过色散元件在与针孔阵列排列垂直的方向上将光束按波长分散，用面阵检测器获取每列共聚焦图像的光谱图像，然后通过计算机重组为完整的、可用于光谱分析的共聚焦图像。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

如图1所示，一种可用于光谱分析的多点扫描共聚焦成像系统，包括：光源1，线性照明器(包括第一凸柱面镜2和第二凸柱面镜3)，激发滤光镜4，二色分光镜5，激发微透镜阵列6，针孔阵列7，第一远心成像透镜组8，第一扫描振镜9，第二远心成像透镜组10，第二扫描振镜11，显微镜12，变倍微透镜阵列组13，色散元件14，面阵检测器15，控制器16(未画出)和计算机17(未画出)。其特征在于：

光源1发射的光经过所述线性照明器变为线性准直光；

激发滤光镜4透过特定波段的所述线性准直光，截至其它波段的光；

二色分光镜5反射所述特定波段的线性准直光，透过其它波段的光；

激发微透镜阵列6为单列排列，排列方向与所述线性准直光的方向重合；

针孔阵列7为单列排列，位于激发微透镜阵列6的焦平面，与激发微透镜阵列6一一对应；

第一远心成像透镜组8为1倍倍率，物焦面位于针孔阵列7，像焦面与第二远心成像透镜组10的物焦面重合；

第一扫描振镜9位于第一远心成像透镜组8的中心，旋转轴与针孔阵列6的排列方向平行或垂直；

第二远心成像透镜组10为1倍倍率，物焦面与第一远心成像透镜组8的像焦面重合，像焦面与显微镜12的成像焦面重合；

第二扫描振镜11位于第二远心成像透镜组10的中心，旋转轴与第一扫描振镜9的旋转轴垂直；

变倍微透镜阵列组13为单列排列，与激发微透镜阵列6一一对应，将经过激发微透镜阵列6的光束的半径变小；或者将经过激发微透镜阵列6的光束聚焦于面阵检测器15；

色散元件14将透过变倍微透镜阵列组13的光在空间上按波长分散成为多条光束，其色散方向与变倍微透镜阵列组13的排列方向垂直；

面阵检测器15的像素排列边分别与变倍微透镜阵列组13的排列方向和色散元件14的色散方向重合；

控制器16(未画出)控制光源1的开关、第一扫描振镜9和第二扫描振镜11的摆动、面阵检测器15的开关；

计算器17(未画出)作为控制器16(未画出)的上位机，以及将面阵检测器15检测到的信号重组为包含光谱信息的共聚焦图像。

其中，色散元件是棱镜14或光栅18(图2所示)。

所述线性照明器由焦点重合、汇聚方向相互垂直的第一凸柱面镜2、第二凸柱面镜3组成；或者如图3和图4所示由准直镜19，焦点和汇聚方向重合的第一柱面镜20、第二凸柱面镜3组成，第一柱面镜20为凹柱面镜或凸柱面镜；或者如图5所示由准直镜19、第一直角棱镜21、第二直角棱镜22组成。

本发明的优点如下：

1、本发明通过单列排列的针孔和两个转轴相互垂直的扫描振镜逐列扫描样品，共聚焦成像速度快。

2、本发明通过色散元件在与针孔阵列垂直的方向上对光束色散，可同时获得多个点位的共聚焦图像的光谱信息。

附图说明

图1：本发明的第一种实施例的示意图

图2：本发明的第二种实施例的示意图

图3：本发明的第三种实施例的示意图

图4：本发明的第四种实施例的示意图

图5：本发明的第五种实施例的示意图

图6：系统的扫描成像方式