[发明专利]一种多模式多光子激光扫描立体显微成像装置及方法

权利要求书

1.一种多模式多光子激光扫描立体显微成像装置，其特征在于：包括沿光路依次设置的超快激发光源模块(1)、多模式光场产生模块(2)、激光扫描模块(3)与荧光收集和探测模块(4)；还包括控制和数据采集模块(5)、立体显示模块(6)与电控样品台(7)；控制和数据采集模块(5)包括计算机；

所述超快激发光源模块(1)用于产生激发样品的激发光并进行功率调节；

所述多模式光场产生模块(2)包括沿光路依次设置的扩束器(21)、波前调制器件(22)、孔径光阑(23)及傅立叶变换透镜(24)；所述扩束器(21)用于调节激发光束直径，使激发光束直径与波前调制器件(22)反射面尺寸相匹配；所述波前调制器件(22)用于根据控制和数据采集模块(5)的控制加载相位图，完成不同成像模式对应光场的产生和快速切换；所述不同成像模式包括点扫描光学层切成像模式、线扫描光学投影成像模式以及双视角立体扫描实时立体成像模式；

所述孔径光阑(23)用于阻挡从波前调制器件(22)出射光束的零级光斑，放置在距离波前调制器件(22)的f₁处，f₁为所加载的菲涅尔透镜相位图的焦距；傅立叶变换透镜(24)与孔径光阑(23)同轴放置且使孔径光阑(23)处于其焦平面位置，用于将光束聚焦投射至激光扫描模块(3)；

所述激光扫描模块(3)用于对入射光束做正交方向的二维扫描；

所述荧光收集和探测模块(4)包括荧光收集模块与探测模块，荧光收集模块用于收集样品(43)发出的荧光信号，探测模块用于将荧光信号转化为电信号输出至控制和数据采集模块(5)；

所述控制和数据采集模块(5)，用于产生多模式光场对应的相位图并通过波前调制器件(22)加载，用于控制激光扫描模块(3)进行光束扫描，用于采集荧光收集和探测模块(4)的电信号，并完成图像重构，输出至立体显示模块(6)；

所述立体显示模块(6)，用于根据不同的成像模式完成传统图像显示和立体图像显示；

所述电控样品台(7)用于放置样品和位置调节。

2.根据权利要求1所述的多模式多光子激光扫描立体显微成像装置，其特征在于：所述超快激发光源模块(1)，包括沿光路依次设置的光束超快激光光源、用以保护激光光源的光学隔离器及用于调节激光功率的功率调节部件。

3.根据权利要求2所述的多模式多光子激光扫描立体显微成像装置，其特征在于：所述激光扫描模块(3)包括沿光路依次设置的二维扫描振镜对(31)、扫描透镜(32)与筒镜(33)；二维扫描振镜对(31)放置在傅立叶变换透镜(24)的焦平面位置，用于根据控制和数据采集模块(5)的控制对入射光束做正交方向的二维扫描；扫描透镜(32)放置在距离二维扫描振镜对(31)一倍焦距处，并和筒镜(33)共焦放置。

4.根据权利要求3所述的多模式多光子激光扫描立体显微成像装置，其特征在于：

所述荧光收集模块包括双色镜(41)与位于双色镜(41)一路出射光路中的显微物镜(42)；所述探测模块包括依次位于双色镜(41)另一路出射光路中的聚焦透镜(45)和光电探测器(46)；

光束在二维扫描振镜对(31)上的分布与在显微物镜(42)入瞳面处的分布共轭；

所述显微物镜(42)的入瞳面和筒镜(33)的焦面重合，所述双色镜(41)位于显微物镜(42)和筒镜(33)之间；所述显微物镜(42)用于收集样品(43)发出的荧光；所述双色镜(41)用于分离激发光和荧光信号；所述聚焦透镜(45)用于聚焦荧光信号；所述光电探测器(46)位于聚焦透镜(45)焦平面附近，用于荧光信号探测。

5.根据权利要求4所述的多模式多光子激光扫描立体显微成像装置，其特征在于：所述立体显示模块(6)包括兼容人眼双目观测的立体显示器(61)，根据不同的成像模式完成传统图像显示和立体图像显示。