[发明专利]一种正交线照明光学三维成像装置

说明书

本申请公开了一种正交线照明光学三维成像装置，属于光学成像领域。光调制模块提供两条正交的线光斑，投射到样本的表面上，两条正交的线光斑聚焦面相同、聚焦方向相互垂直；光探测模块包括探测器，样本与探测器之间依次设置有物镜和二向色镜，用于探测样本受正交的线光斑激发后产生的信号光，光探测模块还包括样本台，用于带动样本在两条正交的线光斑的对角线方向移动。通过两束正交的线光斑对样本进行照射，对应采集的两个图像仅需简单的位移操作就可以实现配准，通过算法融合后克服了线扫描系统在横向空间分辨率分布不均匀的问题，优化了系统的成像性能，结合切削便可以快速获取大样本的三维成像结果。

技术领域

本申请属于光学成像领域，更具体地，涉及一种正交线照明光学三维成像装置。

背景技术

在光学成像领域，背景干扰导致清晰的焦面图像难以获取，在很大程度上影响显微系统的成像质量。为了去除背景干扰，激光扫描共聚焦显微镜(Laser ScanningConfocal Microscopy，LSCM)得以发展，其利用针孔等硬件直接阻止背景进入探测器。LSCM成像性能优越，其空间分辨率、层析能力等相较于传统的宽场显微技术得到了显著提升，但是LSCM一般采用点扫描以获取样本的成像结果，这种逐点扫描的模式导致系统的成像速度非常低，不适用于尺寸在厘米量级及以上的样本。对此，基于线扫描模式的成像方法被提出。采用线扫描模式，可以单帧获取线阵探测结果，相较于逐点扫描的模式大大缩短了成像时间，但是其横向空间分辨率分布不均匀，即非聚焦方向的空间分辨能力比聚焦方向的差。此外，线扫描成像系统的层析能力相较于基于点扫描模式的LSCM也有所降低。

因此，发展一种通过简单的设计与算法来改善线扫描成像系统横向空间分辨率分布不均匀等问题，对于获取大尺寸样本的三维高质量成像结果，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本申请提供了一种正交线照明光学三维成像装置，其目的在于克服线扫描成像系统在横向空间分辨率分布不均匀方面的不足，进而解决现有技术中大尺寸样本成像质量与成像速度难以兼得的技术问题。

为实现上述目的，按照本申请的一个方面，提供了一种正交线照明光学三维成像装置，包括光调制模块与光探测模块：

所述光调制模块提供两条正交的线光斑，投射到样本的表面上，两条正交的线光斑聚焦面相同、聚焦方向相互垂直；

所述光探测模块包括探测器，所述样本与所述探测器之间依次设置有物镜和二向色镜，用于探测所述样本受所述正交的线光斑激发后产生的信号光，所述光探测模块还包括样本台，用于带动所述样本在两条正交的线光斑的对角线方向移动。

通过上述技术方案，光调制模块提供焦面相同、聚焦方向相互垂直的两条正交的线光斑。通过该正交的线光斑对样本进行照射，再采用探测器探测，仅通过简单的位移就可以实现两束线光斑对应的成像结果的配准，可以大幅降低数据处理量，改善了不同角度对样本成像时成像速度大幅降低的问题，并且，两个正交的线光斑照射下采集到的两幅图像融合后可以获得较单束线光斑照射下的更好的成像质量，克服了单方向线扫描系统在横向空间分辨率分布不均匀的问题，所以本申请可以针对大尺寸样本同时实现高成像质量与较快的成像速度。

附图说明

图1是成像装置采用一个探测器的结构示意图；

图2是提供两束激发光时获得两条正交的线光斑的结构示意图；

图3是提供一束激发光时利用空间光调制器获得两条正交的线光斑的结构示意图；

图4是提供一束激发光时利用第一十字形掩膜版获得两条正交的线光斑的结构示意图；

图5是提供一束激发光时利用数字微镜器件获得两条正交的线光斑的结构示意图；

图6是提供两束激发光时采用两个激光发射器获得两条正交的线光斑的结构示意图；