[发明专利]变焦共聚焦光镊显微成像装置和方法

说明书

变焦共聚焦光镊显微成像装置和方法，属于光学显微成像与光学操控技术领域。本发明专利的技术特点是：装置包括：共聚焦照明模块、共聚焦轴向调焦模块、共聚焦扫描模块、共聚焦探测模块和光镊聚焦模块。本发明在常规光镊显微系统中增加由偏振分光镜、四分之一波片、低孔径物镜、管镜和平面反射镜组成的轴向调焦装置，实现共光路光镊共聚焦显微镜中共聚焦焦面的轴向移动，从而抓取悬浮样品实现轴向移动，完成共聚焦三维层析扫描成像。该发明具有装调简单，变焦与轴向层析速度快，观测成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种显微成像装置及方法，具体涉及一种变焦共聚焦光镊显微成像装置和方法，可实现共光路光镊显微系统分离调焦，完成三维共聚焦扫描成像，属于光学显微成像与光学操控技术领域。

背景技术

在常规物镜式光镊显微镜中，光镊装置与成像装置通常位于样品两侧，方便进行单独调焦，然而在某些需要引入其他环境变量的显微观测应用中(如在样品一侧加入辐射装置用于研究活细胞对辐射的响应机制)，要求光镊与成像装置位于样品同侧，此时，由于光镊与三维显微成像装置共用同一颗物镜，其焦面难以分离，无法实现三维扫描成像。在光镊系统中加入变焦镜头或DMD可以改变光镊的聚焦位置，解决上述问题，然而调制速度较慢或成本昂贵。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明提供了一种变焦共聚焦光镊显微成像装置和方法，不仅可以提高变焦与轴向层析速度，而且还可以降低观测成本。

方案一：本发明提供了一种变焦共聚焦光镊显微成像装置，包括共聚焦照明模块、共聚焦轴向调焦模块、共聚焦扫描模块、共聚焦探测模块和光镊聚焦模块：

所述共聚焦照明模块按照照明光传播方向依次为：激光器一、传导光纤一、准直镜一和偏振分光镜；

所述共聚焦轴向调焦模块按照光线传播方向依次为：偏振分光镜、四分之一波片、物镜一、平面反射镜和二向色镜一；

所述共聚焦扫描模块按照光线传播方向依次为：扫描振镜、扫描透镜、管镜一、二向色镜二和物镜二；

所述共聚焦探测模块按照光线传播方向依次为：物镜二、二向色镜二、管镜一、扫描透镜、扫描振镜、二向色镜一、滤光片、收集物镜、随动针孔和PMT；所述共聚焦探测模块中针孔利用环形压电驱动器跟随平面反射镜移动，以保证样品发出的荧光始终聚焦于针孔中心；

所述光镊聚焦模块按照光线传播方向依次为：激光器二、传导光纤二、准直镜二、管镜三、管镜二、二向色镜二和物镜二；

所述共聚焦照明模块、共聚焦轴向调焦模块共用偏振分光镜；

所述共聚焦扫描模块、光镊聚焦模块共用二向色镜二与物镜二；

所述共聚焦扫描模块、共聚焦探测模块还共用二向色镜一；

物镜二的下方设置被测样品。

进一步地：所述被测样品为悬浮于培养皿中的最大直径为微米级或纳米级单细胞、细胞群或微粒等近似球形的待测样品。

进一步地：所述光镊聚焦模块，其发射单色激光波长介于750nm-900nm之间，共聚焦照明模块，其发射单色激光波长介于350nm-700nm之间，经过二向色镜二合成光路，共用物镜二夹持和观测被测样品。

进一步地：所述偏振分光镜反射光偏振方向同准直镜一出射光偏振方向相同。

进一步地：所述平面反射镜轴向最大移动范围等于物镜一的焦深。