[发明专利]多光片光场荧光显微成像装置

说明书

本申请提出一种多光片光场荧光显微成像装置，其特征在于：包括多光片荧光激发模块及光场图像采集模块，多光片荧光激发模块包括平行光源、声光偏转器及激发物镜，光场图像采集模块包括采集物镜、微透镜阵列及采集相机，本申请的多光片光场荧光显微成像装置，利用多光片荧光激发模块在样本的深度方向上生成多个相互平行的光片，以在同一时间激发出样本不同深度层的荧光，且每层光片保持了光片荧光显微技术的高轴向分辨率，同时，配合光场图像采集模块的较大轴向景深范围，实现在同一时间内对样本不同深度层的荧光进行成像，解决了光片荧光显微系统同一时间只能对样本的单层进行成像的限制，大幅提升了体成像速度。

技术领域

本申请涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种多光片光场荧光显微成像装置。

背景技术

光片荧光显微技术采用光片，即平面形状的薄光束，照亮样本的一层，同时通过传统显微镜对照亮的样本层进行成像。

但由于传统显微镜的轴向景深范围较小，且同一时刻只能对一个平面的图像进行采集，如果进行体成像需要多次进行的轴向扫描，体成像速度受到限制。

光场显微技术同时采集样本多个视角下的图像，一般采用微透镜阵列实现，结合光场反卷积方法，能够通过一张图像求解三维体图像，具有较大的轴向景深范围，但是轴向分辨率较低。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种多光片光场荧光显微成像装置。

为达到上述目的，本申请提出的多光片光场荧光显微成像装置，包括多光片荧光激发模块及光场图像采集模块，所述多光片荧光激发模块包括平行光源、声光偏转器及激发物镜，所述声光偏转器位于所述平行光源的输出端与所述激发物镜的输入端之间，且其将平行光束离散成多条不同角度的角度光束，所述激发物镜的输出端方向与样本的深度方向垂直，且其将多条所述角度光束在所述样本的深度方向上同时生成多个相互平行的光片，所述光片使所述样本上的对应深度层发出荧光，所述光场图像采集模块包括采集物镜、微透镜阵列、采集相机及滤光片，所述采集物镜位于所述激发物镜的输出端上，且其输入端方向与所述样本的深度方向平行，其采集所述样本上发出的不同视角的荧光，所述微透镜阵列位于所述采集物镜的输出端与所述采集相机的输入端之间，且其将不同视角的荧光分别聚焦在采集相机的不同像素上，以形成光场图像,多个所述光场图像经光场反卷积后形成多层二位图像，所述多层二位图像组合后形成三维体图像，其中，所述滤光片位于所述采集物镜的输出端与所述微透镜阵列的输入端之间，所述滤光片与所述荧光的波长相适配。

本申请的多光片光场荧光显微成像装置，利用多光片荧光激发模块在样本的深度方向上生成多个相互平行的光片，以在同一时间激发出样本不同深度层的荧光，且每层光片保持了光片荧光显微技术的高轴向分辨率，同时，配合光场图像采集模块的较大轴向景深范围，实现在同一时间内对样本不同深度层的荧光进行成像，解决了光片荧光显微系统同一时间只能对样本的单层进行成像的限制，大幅提升了体成像速度。

所述平行光源的输出端方向与所述样本的深度方向平行。

所述多光片荧光激发模块还包括振镜，所述振镜位于所述声光偏转器与所述激发物镜之间，且其使所述角度光束偏转到所述激发物镜的输入端方向上。

所述多光片荧光激发模块还包括第一光学4F系统及第二光学4F系统，所述第一光学4F系统位于所述声光偏转器与所述振镜之间，且其使所述声光偏转器与所述振镜之间达成光学共轭关系，所述第二光学4F系统位于所述激发物镜与所述振镜之间，且其使所述激发物镜与所述振镜之间达成光学共轭关系。

所述第一光学4F系统包括第一透镜及第二透镜，所述第一透镜及所述第二透镜依次位于所述声光偏转器与所述振镜之间，且所述第一透镜与所述第二透镜之间同轴共焦。