[发明专利]三维高速宽视场层析成像方法及装置

权利要求书

1.一种三维高速宽视场层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

光束产生步骤，用于产生光束；

高速时空聚焦面扫描步骤，对所述光束进行色散和平行准直后，对不同波长/频率的光束施加不同的相位进行调制，使光束产生不同的时间延迟，将调制后的光束会聚到样品上以形成聚焦面；

拓展景深探测步骤，对所述样品所激发的光，在物镜入瞳面的共轭面处加入高速可变焦距透镜，进而对不同深度的物面实现与激发端轴向扫描同步的成像；

同步控制步骤，对高速时空聚焦面扫描步骤中的光速调制和拓展景深探测步骤中的高速可变焦距透镜进行同步控制，以实现照明位置和探测位置的同步。

2.根据权利要求1所述的三维高速宽视场层析成像方法，其特征在于，所述光束产生步骤，包括：对脉冲激光光源发出的光进行准直和扩散，以产生所述光束。

3.一种三维高速宽视场层析成像装置，其特征在于，包括：

光束产生装置，用于产生光束；

高速时空聚焦面扫描装置，对所述光束进行色散和平行准直后，对不同波长/频率的光束施加不同的相位进行调制，使光束产生不同的时间延迟，将调制后的光束会聚到样品上以形成聚焦面；

拓展景深探测装置，对所述样品所激发的光，在物镜入瞳面的共轭面处加入高速可变焦距透镜，进而对不同深度的物面实现与激发端轴向扫描同步的成像；

控制器，对高速时空聚焦面扫描装置的光速调制和拓展景深探测装置的高速可变焦距透镜进行同步控制，以实现照明位置和探测位置的同步。

4.根据权利要求3所述的三维高速宽视场层析成像装置，其特征在于，所述高速时空聚焦面扫描装置包括：光栅(201)、准直透镜(202)、空间光调制器(203)、第一反射镜(204)、第一透镜(205)、第二透镜(206)和第一物镜(207)，

其中，光束经过在光栅(201)上色散，色散后的光束经过准直透镜(202)而光谱随空间分布，不同频率的子光束经过空间光调制器(203)调制相位，从而改变光脉冲的群速度色散，调制后的光束经过第一反射镜(204)反射，经过由第一透镜(205)和第二透镜(206)组成的4f系统后被第一物镜(207)收集会聚，在样品(301)上形成聚焦面；

其中，通过空间光调制器(203)高速改变对子光束调制的相位，光脉冲的群速度色散发生高速变化，进而使会聚后的聚焦面发生高速轴向移动实现扫描。

5.根据权利要求3所述的三维高速宽视场层析成像装置，其特征在于，所述拓展景深探测步骤，包括：第二物镜(302)、二向色镜(303)、第三透镜(304)、第四透镜(305)、可变焦透镜(306)、镜筒透镜(307)和相机(308)，

其中，样品301受激发产生的光信号经过第二物镜(302)收集后，被二向色镜(303)反射经过由第三透镜(304)和第四透镜(305)组成的中继光路，然后光束通过可变焦透镜(306)，可变焦透镜通过与激发端轴向扫描同步的电信号驱动实现焦距同步变化，将光束经过镜筒透镜(307)会聚后被相机(308)接收，实现扩展景深探测。

6.根据权利要求3所述的三维高速宽视场层析成像装置，其特征在于，所述光束产生装置包括：脉冲激光光源(401)、电光调制器(402)、准直扩束器(403)和第二反射镜(404)，

其中，脉冲激光光源(401)发出的光经过电光调制器(402)对光强进行调节后入射准直扩束器(403)进行准直、扩束，并由第二反射镜(404)反射至高速时空聚焦面扫描装置。