[发明专利]应用于荧光成像系统的区域光源匀光结构及荧光成像系统

说明书

本发明公开了一种应用于荧光成像系统的区域光源匀光结构及荧光成像系统。所述区域光源匀光结构包括：激发光收束准直单元，其至少用于将激发光源发出的激发光转为平行光供下一步处理；消干涉单元，其包括可以旋转的偏心球，所述偏心球至少用于对收束准直后的激发光进行聚焦和消干涉；匀光单元，其至少用于对经偏心球聚焦的激发光进行匀化。进一步的，所述匀光结构还可以包括投射单元，其至少用于将经匀化的光投射到待激发的荧光物质上。本发明提供的区域光源匀光结构可以将高斯分布的入射光束整形为平顶分布的光束，消除了激发光的干涉散斑，且可以很好的满足体积小、照明面积大、照明强度高的要求。

技术领域

本发明涉及一种荧光成像系统，特别涉及一种荧光成像系统的区域光源匀光结构及其应用，属于光学照明技术领域。

背景技术

荧光成像技术是载体光学分子影像技术中的重要组成部分。荧光成像需要外部光源激发生物体内的荧光标记物，从而获得影像信号。常用的荧光标记物有荧光基团之称。荧光基团的原子核外层电子收到外部光子激发后从基态跃迁至高能级激发态，激发态电子不稳定自动回落至低能级轨道，同时辐射出特定的光子，这部分由于能级跃迁辐射出的光子经过生物组织的吸收和散射作用，最终被高灵敏度与分辨率的光学探测器捕获与放大。这就是荧光成像的基本原理。

由于样品自身大小及荧光成像的原理的限制，荧光成像系统的激发光源要求照明面积大，强度高。且荧光成像技术多用于科研及药物开发领域因此高均匀性的激发光源方可达到定性定量使用的目的。激光具有亮度高，单色性好(相干性)，方向性好等特点，非常适合作为荧光成像系统的激发光源。而LED光源则具有可选择性好，造价低廉，发光效率高等优点，也非常适合作为荧光成像系统的激发光源。

激光作为高斯光束，直接经扩束准直后会造成中心强边缘弱的照明效果。而使用微透镜阵列实现光线的匀化，由于微透镜阵列尺寸很小，使得使用微透镜阵列实现匀光装置的光学功率密度很高，需使用特殊材料制作，成本高加工困难。而LED光源不经匀化直接照射待照明面，往往会造成照明不均匀，照明强度低的缺点。

因此，开发一种照明强度高，均匀性好，照明面积大且可同时用于激光和LED的激发光照明系统成为荧光成像系统亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用于荧光成像系统的区域光源匀光结构及荧光成像系统，以解决荧光成像系统所需的高强度，高均匀性和大照明面积等激发光源问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种应用于荧光成像系统的区域光源匀光结构，其包括收束准直单元、消干涉单元和匀光单元，所述消干涉单元包括偏心球，所述匀光单元包括匀光棒，由激发光源输出的激发光经所述收束准直单元后输出为平行光，所述平行光入射所述偏心球后被聚焦进匀光棒，之后由匀光棒输出匀化的光；其中，所述偏心球为球形透镜并可以绕一轴线做圆周运动，所述轴线垂直于所述平行光的光轴。

在一些实施方式中，所述收束准直单元包括收束透镜和准直透镜，由激发光源输出的激发光入射所述收束透镜后被聚集，再进入所述准直透镜并被输出为平行光，

较为优选的，所述收束透镜、准直透镜均为外凸弧面透镜。

在一些实施方式中，所述消干涉单元还包括两个偏心轮，所述两个偏心轮分布于所述平行光光轴的两侧，所述两个偏心轮的圆心连线垂直于所述平行光光轴，所述偏心球被分别分布于两个偏心轮上的两个圆形缺口固定，并且所述圆形缺口的圆心偏离相应偏心轮的圆心。优选的，所述轴线为连接两个圆形缺口圆心的直线。

较为优选的，所述偏心球的口径等于或大于任一圆形缺口圆心与相应偏心轮圆心之间距离的两倍和所述准直透镜的口径之和。

较为优选的，任一偏心轮的圆形缺口圆心与该偏心轮圆心之间的距离小于匀光棒入光面口径的1/2。