[实用新型]一种二维扫描成像结构、显微镜及显微探头

说明书

本实用新型申请属于光学成像的技术领域，具体公开了一种二维扫描成像结构、显微镜及显微探头，其中一种二维线扫描成像结构，包括扫描器，所述扫描器包括驱动器和镜面，所述驱动器用于改变镜面的角度，所述镜面包括光电检测器、超薄片；所述光电检测器固定在驱动器表面，所述超薄片固定在光电检测器表面，所述超薄片表面镀有光学薄膜，还包括角度框，驱动器与角度框转动连接，所述角度框外侧设有转轴；其中显微探头包括扫描器，外部透镜和扫描部件，显微镜包括二维扫描成像结构、显微探头。本实用新型能够减少显微探头和显微镜的体积。

技术领域

本实用新型申请属于光学成像的技术领域，具体公开了一种二维扫描成像结构、显微镜及显微探头。

背景技术

将被检测物体的行为学与神经功能相结合的研究方法成为近年来神经科学领域的研究热点。为了观测和记录被检测物体的大脑皮层中各类神经细胞以及神经环路的活动，传统上，是使用台式双光子显微镜进行观测的，但是这种方式，被检测物体(被研究的动物)的头部需要一直被固定，被检测物体在实验期间一直处于物理约束和情绪压力(恐惧、未知)下，这样的研究方式，存在不能对在自由活动下的被检测物体进行有效研究。

针对上述问题，北京大学在中国专利公开号为CN107049247A的专利文献中公开了一种微型双光子显微成像装置和方法、被检测物体行为成像系统，所述微型双光子显微成像装置包括：飞秒脉冲激光器，其用于产生波长为920纳米的激光；飞秒脉冲激光调制器，其用于接收所述飞秒脉冲激光器输出的激光，并补偿激光的脉冲展宽至预设值，并输出；微型探头，所述微型探头包括：扫描成像部分，用于接收所述飞秒脉冲激光调制器输出的激光，该激光对被检测物体内部的组织进行扫描，以激发所述被检测物体产生荧光信号；和激光输出光纤，其用于接收所述扫描成像部分输出的所述荧光信号，并进行输出。所述微型双光子显微成像装置能够在自然生理环境中对自由活动的动物的树突和树突棘活动进行稳定的观测。

上述方案在具体使用过程中，微型探头和固定支架的总重量大约为2.15g，其微型探头包括微机电扫描仪(MEMS)、物镜、扫描透镜、准直器、二向色镜和采集透镜，其成像原理为，微机电扫描仪(MEMS)用于通过转动改变激光入射角角度的方式将激光(920纳米波长的) 对被检测物体内部的组织平面进行二维扫描。物镜用于将来自微机电扫描仪的激光会聚到所述被检测物体内部，以激发被检测物体产生所述荧光信号以及用于输出所述荧光信号。扫描透镜布置在微机电扫描仪和物镜之间的光路上，用于将微机电扫描仪二维扫描所产生的角度变化的激光转化成位置变化的激光。准直器布置在激光输入光纤与微机电扫描仪之间，用于准直来自激光输入光纤输出的激光以及减少不同频率激光之间的色差，以与扫描透镜共同匹配物镜的图像。二向色镜设在扫描透镜和物镜之间，用于将激光和荧光信号分开以及输出荧光信号。

在上述方案中，其微型探头的结构依然有可优化的空间，其重量也能够继续优化，减少在研究过程中被检测物体因不适应微型探头的重量，出现异常行为而带来的实验误差。

因此，如果能够将减少上述方案中的器件(光学元件)的数量，或者将实现分别实现若干功能的光学元件，集成到一个器件上，将能够进一步的减小微型探头的体积和重量。现有的微机电扫描仪(MEMS),通常为静电驱动MEMS扫描镜，包括基片、驱动器和反射镜面。一般情况，驱动器决定了扫面镜(扫描器件)的机电属性，镜面决定了扫描镜的光学特性。现有的驱动器通常为平行板电容器，具体的结构为，反射镜面通过弹性扭转梁铰接于基片上，反射镜面与基片之间留有间隙，在反射镜面背面的两侧分别固定有上电容板，在基片上与上电容板相对的位置处固设有与上电容板相对应的下电容板，上电容板与相对应的下电容板构成一个平行板电容器，在通过给下电容板供电，利用静电力，可以调节反射镜面的偏转角度，弹性扭转梁用于在静电力消失后让反射镜面复位。

但是上述二维扫描驱动器件，仅能够通过改变激光的反射角角度实现扫描的功能，存在功能单一，不能进一步减小显微探头和显微镜的重量和体积的缺陷。

实用新型内容