[发明专利]实时三维激光荧光显微成像装置

摘要

一种实时三维激光荧光成像装置，该装置同时兼容传统明场照明显微成像工作模式。所述实时三维激光荧光成像装置根据功能主要分为激光激发模块、明场成像照明模块、数字探测模块、目镜观察模块，以及控制模块五个部分。利用空间光调制器加载角锥相位，从而在聚焦物镜后场产生高斯贝塞尔照明光场。在探测光路中，通过加入扭曲达曼光栅实现多物面同时成像，将从物镜收集的荧光通过多物面成像技术将多个轴向平面同时成像到电子增强CCD探测面上，从而实现了实时三维荧光成像。这种实时三维荧光成像技术在生物活体组织、活体细胞显微成像方面有重要的实用价值。

主权项

1.一种实时三维激光荧光显微成像装置，其特征在于该装置分为激光激发模块、明场成像照明模块、数字探测模块、目镜观察模块和控制模块五部分：所述的激光激发模块包括飞秒激光器(101)，沿该飞秒激光器(101)的激光输出的Y轴方向依次经过可调透过率的衰减片(102)、物镜(103)、小孔(104)、消色差准直透镜(105)，到达1：1分束镜(106)，经过所述的1：1分束镜(106)其中50％激光经过90度反射，沿X轴负方向传播到达空间光调制器液晶面板(107)；然后所述激光经过空间光调制器的液晶面板反射180度沿X轴方向传播，再次经所述1：1分束镜(106)并且50％激光透过，然后依次经过偏振片(108)、第一透镜(109)、x方向扫描振镜(110)、y方向扫描振镜(111)、第二透镜(112)、第三透镜(113)、二向色性分光镜(114)、平场消色差物镜(115)、载物台(116)，最终聚焦到样品(117)上，所述的第一透镜(109)和第二透镜(112)组成共焦透镜组，第三透镜(113)和平场消色差物镜(115)组成另一组共焦透镜组，所述的载物台(116)位于XYZ三维方向线型移动平台(004)上；所述的明场照明模块包括白光发光二极管(201)，沿该白光发光二极管(201)的输出光方向依次是消色差准直透镜(202)、聚光镜(203)和所述的样品(117)，所述的白光发光二极管(201)位于所述的消色差准直透镜(202)焦点处；所述的数字探测模块包括反射镜(401)，在该反射镜(401)的焦点位置是一个可推进/退出的柱反射镜(301)，当所述推进/退出的柱反射镜(301)退出时，所述的实时三维激光荧光显微成像装置切换为荧光探测模式，此时所述的激发模块的激光照射到样品(117)上经过二次谐波效应产生荧光，所述的荧光依次经过平场消色差物镜(115)、二向色性分光镜(114)，到达反射镜(401)，所述荧光经过反射镜(401)反射90度沿X轴方向传播，依次经过第四透镜(402)、6位置滤光片轮组(403)、第五透镜(404)、可变光阑(405)、扭曲达曼光栅(406)，最后成像在电子增强电荷耦合元件相机(407)的探测面上，所述的第四透镜(402)和第五透镜(404)组成共焦透镜组，所述的平场消色差物镜(115)的主平面位于所述的第五透镜(402)的前焦面上，所述的扭曲达曼光栅(406)位于所述的第五透镜(404)的后焦面上；所述的目镜观察模块包括可推进/退出的柱反射镜(301)，当可推进/退出柱反射镜(301)推进时，所述的实时三维激光荧光显微成像装置切换为目镜观察模式，此时明场照明模块中照射到样品(117)上的照明光经过样品依次经过平场消色差物镜(115)、二向色性分光镜(114)、反射镜(401)，然后经过所述的柱反射镜(301)反射90度沿Z轴方向传播依次经过第六透镜(302)、转向反射棱镜(303)和目镜(304)，所述的可推进/退出柱反射镜(301)的反射镜面中心位于所述的第六透镜(302)的前焦面上；此时所述的可推进/退出柱反射镜(301)的反射镜面的中心位于所述的第四透镜(402)的后焦点和第五透镜(404)的前焦点上；此时所述的第四透镜(402)和所述的第六透镜(302)也组成一对共焦透镜组；所述的控制模块包括工业控制计算机(001)、空间光调制器控制器(002)、移动平台控制器(003)和XYZ三维方向线型移动平台(004)，所述的工业控制计算机(001)的输出端分别与所述的空间光调制器控制器(002)、移动平台控制器(003)和电子增强电荷耦合元件相机(407)的输入端相连，所述的空间光调制器控制器(002)的输出端与空间光调制器的液晶面板(107)相连，所述的移动平台控制器(003)的输出端与所述的XYZ三维方向线型移动平台(004)的控制端相连。