[发明专利]一种提高荧光收集率的显微镜成像系统及方法

说明书

本发明涉及光学成像技术领域，具体为一种提高荧光收集率的显微镜成像系统及方法，该系统包括：准直透镜，用于准直来自激光输入光纤输出的激光并输出激光信号；多维扫描器，用于改变激光信号的入射角度使激光信号扫描实验样品，还用于区分激光信号和非线性光学信号，并根据非线性光学信号输出内部电信号；物镜，用于输出来自多维扫描器的激光信号使实验样品产生非线性光学信号，并输出非线性光学信号；外部光电检测器，用于收集实验样品产生的非线性光线信号，并输出外部电信号。采用本方案能够减少光学成像设备中的元件数量，缩小光学成像设备的体积，并获得提高荧光收集率，获得更好的光学成像效果。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体为一种提高荧光收集率的显微镜成像系统及方法。

背景技术

在激光扫描及光学成像领域中，如条码阅读器，激光扫描显微镜和激光雷达(LIDAR)等，往往需要扫描器将光束的方向进行快速改变，照射到实验样品上，实验样品的反射光或背向散射光或激发出的发射光经透镜收集后，由光电检测器完成光电转换最终实现检测。常用的扫描器有检流计振镜，共振扫描器(例如Cambridge Technology公司和Electro-Optical Products Corp.公司的产品)，多面体(Polygon)扫描器，基于各种驱动原理的微机电系统(Microelectromechnical Systems，MEMS)扫描器等。常用的光电检测器包括光电二极管、光电三极管、光电真空管和固态光电检测器等。这种基于光源-扫描器-透镜(可选)-实验样品—透镜-扫描器(可选)-光电检测器方案的系统结构，对于某些对设备体积要求非常高的应用来说，结构过于复杂，体积庞大，并且无法通过缩小全部元件的方法来缩小系统的体积。如微型激光雷达模块，微型扫描显微镜(包括超紧凑台式扫描显微镜，手持式扫描显微镜，实验动物头戴式扫描显微镜和内窥镜等)(以下简称微型成像探头)等，

因此，亟需一种能够将减少上述方案中的器件(光学元件)的数量的显微镜成像系统。

发明内容

本发明意在提供一种提高荧光收集率的显微镜成像系统，以解决上述技术问题。

本发明提供基础方案：一种提高荧光收集率的显微镜成像系统，包括：

准直透镜，用于准直来自激光输入光纤输出的激光并输出激光信号；

还包括：

多维扫描器，用于反射来自准直透镜的激光信号，还用于改变激光信号的入射角度使激光信号扫描实验样品，还用于区分激光信号和非线性光学信号，并根据非线性光学信号输出内部电信号；

物镜，用于输出来自多维扫描器的激光信号使实验样品产生非线性光学信号，并输出非线性光学信号。

基础方案的工作原理及有益效果：激光输入光纤输出激光至准直透镜上，激光经准直透镜准直后获得成平行光，将此时的平行光称为激光信号，然后将激光信号输出至多维扫描器上，多维扫描器根据激光信号的入射角度反射至物镜，物镜将来自多维扫描器的激光信号汇聚或照射到实验样品上，经实验样品反射非线性光学信号或激发实验样品产生非线性光学信号，此时反向透过物镜的混合光包括非线性光学信号和激光信号，经过物镜的非线性光学信号和激光信号至多维扫描器上，非线性光学信号经多位扫描器转换为内部电信号，通过对内部电信号进行放大处理便能获得显微镜成像的图像。

多维扫描器除了反射激光信号、区分激光信号和非线性光学信号以外，还能改变激光信号的入射角度，当线扫描时，多维扫描器能够在一个维度改变激光信号的入射角度，当点扫描时，多维扫描器能够在两个维度改变激光信号的入射角度，从而实现对实验样品进行扫描，达到显微镜成像的目的。

进一步，所述多维扫描器包括第一驱动器，所述第一驱动器驱使多维扫描器改变角度。有益效果：通过第一驱动器实现在一个方向上改变激光信号的入射角度，从而实现线扫描的显微镜成像。