[发明专利]一种基于扫描振镜与半导体激光器的共聚焦显微镜并行扫描装置及扫描方法

说明书

一种基于扫描振镜与半导体激光器的共聚焦显微镜并行扫描装置及扫描方法，属于共焦显微成像领域。解决了现有CCD相机受到曝光速度影响，图片采集速率较低的问题。本发明包括半导体激光器、衰减片、偏振片、准直扩束系统、第一偏振分光棱镜、扫描振镜系统、远心扫描透镜、管镜、第二偏振分光棱镜、1/4波片、物镜、第一收集透镜、光电探测器、第二收集透镜、CCD相机和控制器；通过调制共焦光路中的CCD相机曝光时间，扫描振镜系统及半导体激光器触发信号，在CCD相机的一帧图像上获取多个振镜偏转角度对应的激光光斑，实现并行扫描。本发明主要用于对样品进行扫描。

技术领域

本发明属于共焦显微成像领域。

背景技术

光学显微术广泛应用于生物和材料科学等领域。共焦显微测量技术是一种适用于微米及亚微米尺度测量的三维光学显微技术。反射式共焦显微系统的层析能力使之在三维成像领域显得十分重要。

共焦显微镜在20世纪50年代中后期由Minsky发明，1977年，C.J.R.Sheppard和A.Choudhury阐明共焦显微系统在点针孔掩模的作用下，牺牲视场将横向分辨率提高到相同孔径普通显微镜的1.4倍。但是，传统共焦技术由于共轭针孔的引入导致每次只能探测一点，需要扫描才能实现对被测样品的三维测量，扫描速度是制约扫描系统性能的瓶颈之一。而且受到探测器尺寸的影响，共焦显微技术的分辨力难以提高。

(1)参考文献(涂龙,余锦,樊仲维,等.基于小孔阵列的并行激光共焦显微检测技术研究.光电子·激光，2013(10):1989-1994.)提出了一种使用小孔阵列进行并行激光共焦显微检测的技术。

(2)专利号：ZL 201510867976.3描述的“一种超分辨阵列扫描结构光照明成像装置及其成像方法”，在该专利中，CCD探测并输出的是一系列位置不变的艾里斑图像，图像数量对应样品上的扫描点数，对采集的每一幅光斑图像都进行结构探测函数的调制处理，最终可得到样品的成像结果图。

上述文献中所描述的现有探针不足之处在于：

(1)需要制作小孔阵列，工艺流程困难，基于传统共焦显微镜，横向分辨率受到限制。

(2)CCD受到曝光速度影响，图片采集速率较低。

发明内容

本发明是为了解决现有CCD相机受到曝光速度影响，图片采集速率较低的问题，本发明提供了一种基于扫描振镜与半导体激光器的共聚焦显微镜并行扫描装置及扫描方法。

一种基于扫描振镜与半导体激光器的共聚焦显微镜并行扫描装置，它包括半导体激光器、衰减片、偏振片、准直扩束系统、第一偏振分光棱镜、扫描振镜系统、远心扫描透镜、管镜、第二偏振分光棱镜、1/4波片、物镜、第一收集透镜、光电探测器、第二收集透镜、CCD相机和控制器；

控制器，用于调制半导体激光器的出射光，用于控制光电探测器进行光电探测，用于控制CCD相机的曝光时间，还用于控制扫描振镜系统进行偏转；

半导体激光器出射的光依次经衰减片、偏振片和准直扩束系统透射后，入射至第一偏振分光棱镜，

经第一偏振分光棱镜反射后的光，又经第一收集透镜透射后，入射至光电探测器，光电探测器用于探测半导体激光器出射光的光强，并将探测结果发送至控制器，控制器根据探测结果对半导体激光器输出的光进行调制；

经第一偏振分光棱镜透射后的激光，经扫描振镜系统反射后，依次经远心扫描透镜、管镜、第二偏振分光棱镜、1/4波片和物镜透射后，聚焦至样品形成聚焦光斑，经样品反射的光沿原入射光路返回至第二偏振分光棱镜，经第二偏振分光棱镜反射后，经第二收集透镜透射后，入射至CCD相机，CCD相机用于采集样品反射的光斑图像。

采用所述的一种基于扫描振镜与半导体激光器的共聚焦显微镜并行扫描装置实现的扫描方法，该扫描方法的具体过程为：