本實用新型涉及醫(yī)療器械，尤其涉及的是一種基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

共聚焦顯微技術(shù)利用共軛針孔濾波，能夠過濾焦點以外的雜散光，有效地提高了光學(xué)顯微鏡的分辨率和圖像對比度，并能夠?qū)崿F(xiàn)切片掃描以及三維圖像重構(gòu)，因此，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。由于共聚焦顯微技術(shù)是一種點對點探測的技術(shù)，因此，需要配合掃描技術(shù)才能實現(xiàn)二維成像。常用的共聚焦掃描方式有二維振鏡掃描和平臺移動掃描，單點采集的掃描方式使成像速度慢，難以滿足動態(tài)觀察需要。如采用轉(zhuǎn)盤掃描式的共聚焦顯微鏡雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多焦點同時采集并快速成像，但受限于針孔陣列的尺寸和排列，相當(dāng)一部分的激發(fā)光被轉(zhuǎn)盤中針孔以外的其他部分遮擋，激發(fā)光利用率低，光能浪費(fèi)嚴(yán)重。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的共聚焦顯微鏡成像速度慢，相當(dāng)一部分的激發(fā)光被轉(zhuǎn)盤中針孔以外的其他部分遮擋導(dǎo)致激發(fā)光利用率低，光能浪費(fèi)嚴(yán)重的技術(shù)問題。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，包括

掃描光束記錄裝置，發(fā)射激發(fā)光束并記錄多組點光源陣列；

掃描光束還原裝置，還原被記錄的多組點光源陣列，在樣品上形成多焦點照明；

第二透鏡，聚焦被還原的多組點光源陣列，在樣品焦面上形成聚焦光斑；

攝像部，對樣品圖像進(jìn)行實時成像；

第三透鏡，將樣品表面發(fā)出的熒光信號聚焦于攝像部的感光元件上。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述掃描光束記錄裝置包括光束發(fā)射部、分束組件、反射鏡、針孔陣列轉(zhuǎn)盤、光束輸出組件、第一透鏡和體全息記錄轉(zhuǎn)盤，所述光束發(fā)射部發(fā)射的激發(fā)光束經(jīng)過分束組件被部分透射部分反射，反射部分光束經(jīng)過所述反射鏡再次反射后作為參考光入射至所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤上，透射部分光束經(jīng)過所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤上的針孔陣列形成點光源陣列，點光源陣列光束透過光束輸出組件后經(jīng)過第一透鏡準(zhǔn)直，入射至所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤并與所述反射部分光束在所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤上干涉并被記錄，還包括控制單元和驅(qū)動所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動的電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸連接所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤，所述控制單元控制所述電機(jī)轉(zhuǎn)動的頻率。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述掃描光束記錄裝置還包括一用于限定記錄區(qū)域面積的光闌，所述光闌設(shè)置于所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤的光束入射端。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述掃描光束還原裝置包括光束發(fā)射部、體全息記錄轉(zhuǎn)盤、第一透鏡、光束輸出組件和針孔陣列轉(zhuǎn)盤，所述光束發(fā)射部發(fā)射的光束照射于所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤，所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤被光束照射后還原所述點光源陣列，點光源陣列光束經(jīng)過所述第一透鏡、光束輸出組件后聚焦并通過所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤上的針孔，點光源陣列光束被所述第二透鏡聚焦后在樣品上形成聚焦光斑，所述掃描光束還原裝置還包括控制單元和驅(qū)動所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動的電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸連接所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤，所述控制單元控制所述電機(jī)轉(zhuǎn)動的頻率。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述光束輸出組件為二向色鏡，透射所述光束發(fā)射部發(fā)出的激發(fā)光，反射樣品表面被激發(fā)的熒光。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述光束輸出組件為分束器。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤包括若干組沿針孔陣列轉(zhuǎn)盤圓周均布的針孔陣列，所述針孔陣列包括若干均勻排列的針孔，順序相鄰的兩組針孔陣列的對應(yīng)針孔距離為二分之一個針孔尺寸。

所述的基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，所述攝像部為CCD攝像頭。

本實用新型的有益效果：本實用新型通過提供一種基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)盤方式可以于體全息記錄轉(zhuǎn)盤的不同的位置記錄多組點光源陣列，利用參考光反向入射到體全息記錄轉(zhuǎn)盤時，即可還原對應(yīng)的點光源陣列，在樣品上形成多焦點照明，并通過轉(zhuǎn)動的方式實現(xiàn)共聚焦多點掃描，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)快速共聚焦成像的同時，大幅度提高激發(fā)光的利用率。

附圖說明

圖1是本實用新型中掃描光束記錄裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本實用新型掃描光束還原示意圖。

圖3是本實用新型中針孔分布示意圖。

圖4是本實用新型中針孔陣列轉(zhuǎn)盤16的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型中針孔陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參閱圖1和圖2，本實用新型提供一種基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，其中，包括

掃描光束記錄裝置1，發(fā)射激發(fā)光束并記錄多組點光源陣列；

掃描光束還原裝置2，還原被記錄的多組點光源陣列，在樣品上形成多焦點照明；

第二透鏡3，聚焦被還原的多組點光源陣列，在樣品焦面上形成聚焦光斑；

攝像部5，對樣品圖像進(jìn)行實時成像；

第三透鏡4，將樣品表面發(fā)出的熒光信號聚焦于攝像部的感光元件上。

進(jìn)一步地，掃描光束記錄裝置1包括光束發(fā)射部11、分束組件12、反射鏡13、針孔陣列轉(zhuǎn)盤16、光束輸出組件17、第一透鏡18和體全息記錄轉(zhuǎn)盤14，所述光束發(fā)射部11發(fā)射的激發(fā)光束經(jīng)過分束組件12被部分透射部分反射，反射部分光束經(jīng)過所述反射鏡13再次反射后作為參考光入射至所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14上，透射部分光束經(jīng)過所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16上的針孔陣列形成點光源陣列，點光源陣列光束透過光束輸出組件17后經(jīng)過第一透鏡18準(zhǔn)直，入射至所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14并與所述反射部分光束在所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14上干涉并被記錄，設(shè)置轉(zhuǎn)動的針孔陣列轉(zhuǎn)盤16，通過針孔陣列轉(zhuǎn)盤16和體全息記錄轉(zhuǎn)盤14的轉(zhuǎn)動，改變掃描光束的掃描位置，可以在體全息記錄轉(zhuǎn)盤不同位置記錄不同的點光源陣列,實現(xiàn)共聚焦顯微系統(tǒng)的多焦點掃描，減少成像所需時間。

掃描光束記錄裝置1還包括控制單元10和驅(qū)動所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14同步轉(zhuǎn)動的電機(jī)19，所述電機(jī)19的輸出軸連接所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14，所述控制單元10控制所述電機(jī)19轉(zhuǎn)動的頻率以適應(yīng)攝像需求，掃描光束記錄裝置1還包括一用于限定記錄區(qū)域面積的光闌15，所述光闌15設(shè)置于所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14的光束入射端，透過光闌15的參考光和物光在體全息記錄轉(zhuǎn)盤14上干涉并被記錄。

進(jìn)一步地，掃描光束還原裝置2包括光束發(fā)射部11、體全息記錄轉(zhuǎn)盤14、第一透鏡18、光束輸出組件17和針孔陣列轉(zhuǎn)盤16，所述光束發(fā)射部11發(fā)射的光束照射于所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤16，光束照射方向和掃描光束記錄裝置1中的光束照射方向相反，體全息記錄轉(zhuǎn)盤16被光束照射后還原所述點光源陣列，點光源陣列光束經(jīng)過所述第一透鏡18、光束輸出組件17后聚焦并通過所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16上的針孔，被還原的點光源陣列光束以被聚焦后點光源光束的狀態(tài)通過針孔陣列轉(zhuǎn)盤16上的針孔，激發(fā)光不再被轉(zhuǎn)盤中針孔以外的其他部分遮擋，減少光能的浪費(fèi)。

點光源陣列光束被所述第二透鏡3聚焦后在樣品上形成聚焦光斑，掃描光束還原裝置2還包括控制單元10和驅(qū)動所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14同步轉(zhuǎn)動的電機(jī)19，所述電機(jī)19的輸出軸連接所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16和所述體全息記錄轉(zhuǎn)盤14，所述控制單元10控制所述電機(jī)19轉(zhuǎn)動的頻率，在本實施例中，控制單元10為一計算機(jī)。

優(yōu)選地，所述光束輸出組件17為二向色鏡，二向色鏡作用是透射所述光束發(fā)射部11發(fā)出的激發(fā)光，反射樣品表面被激發(fā)的熒光。

作為本實用新型的另一實施方式，所述光束輸出組件17可以設(shè)置為分束器，光束通過分束器后一半反射一半透射，可以實現(xiàn)反射式共聚焦成像的效果。

參閱圖4和圖5，針孔陣列轉(zhuǎn)盤16包括若干組沿針孔陣列轉(zhuǎn)盤16圓周均布的針孔陣列160，每組針孔陣列160包括若干均勻排列的針孔161，參閱圖3，順序相鄰的兩組針孔陣列160的對應(yīng)針孔161距離為二分之一個針孔尺寸Da，可以理解為針孔161從第一個針孔陣列開始，往后的針孔陣列中針孔每個陣列均偏移0.5Da，當(dāng)然，本實用新型并不對這一偏移距離做具體的限定，偏移距離根據(jù)掃描區(qū)域大小和精度確定。順序相鄰的兩組針孔陣列160的對應(yīng)針孔161設(shè)置為偏移一定的距離，結(jié)合針孔陣列轉(zhuǎn)盤16的轉(zhuǎn)動，光束依次照射針孔陣列轉(zhuǎn)盤16上各個針孔陣列160，光束經(jīng)過第二個針孔陣列160時穿過針孔的光束相對于經(jīng)過第一個針孔陣列160時穿過針孔的光束偏移了0.5Da，如此類推，光束經(jīng)過第三個針孔陣列160時穿過針孔的光束相對于經(jīng)過第二個針孔陣列160時穿過針孔的光束偏移了0.5Da，針孔陣列轉(zhuǎn)盤16不斷旋轉(zhuǎn)，光束依次經(jīng)過各個針孔陣列160，即可掃描物體整個表面。每組針孔陣列160包括若干均勻排列的針孔161，掃描光束同時通過多個針孔161，實現(xiàn)多焦點同時采集，加快掃描速度以實現(xiàn)快速成像。

優(yōu)選地，為盡量減少應(yīng)用于共聚焦掃描顯微時探測光束之間的串?dāng)_，提高掃描質(zhì)量，同一組的針孔陣列160中，相鄰針孔161之間的距離至少為5個針孔尺寸Da，當(dāng)然，本實用新型并不對相鄰針孔161之間的距離作具體的限定，這一距離可根據(jù)探測光之間的串?dāng)_情況具體設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述攝像部5為CCD攝像頭。

以下為基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)的顯微方法，其中，包括以下步驟：

步驟A00：記錄掃描光束，啟動光束發(fā)射部11，啟動電機(jī)19，電機(jī)19帶動體全息記錄轉(zhuǎn)盤14和針孔陣列轉(zhuǎn)盤16同步轉(zhuǎn)動，光束發(fā)射部11發(fā)射的激發(fā)光束經(jīng)過分束組件12被部分透射部分反射，反射部分光束經(jīng)過所述反射鏡13再次反射后作為參考光入射至轉(zhuǎn)動的體全息記錄轉(zhuǎn)盤14上，透射部分光束經(jīng)過所述轉(zhuǎn)動的針孔陣列轉(zhuǎn)盤16上的針孔陣列形成點光源陣列，點光源陣列光束透過光束輸出組件17后經(jīng)過第一透鏡18準(zhǔn)直，入射至轉(zhuǎn)動的體全息記錄轉(zhuǎn)盤14并與反射部分光束在體全息記錄轉(zhuǎn)盤14上干涉并被記錄；

步驟B00:掃描光還原，光束發(fā)射部11發(fā)射的光束照射于轉(zhuǎn)動的體全息記錄轉(zhuǎn)盤14，體全息記錄轉(zhuǎn)盤14被光束照射后還原所述點光源陣列，點光源陣列光束經(jīng)過第一透鏡18、光束輸出組件17后聚焦并通過所述針孔陣列轉(zhuǎn)盤16上的針孔，點光源陣列光束被所述第二透鏡3聚焦后在樣品上形成聚焦光斑；

步驟C00:樣品光收集及成像，點光源陣列激發(fā)光束激發(fā)樣品表面發(fā)出熒光，被激發(fā)的熒光被第二透鏡3收集，聚焦于針孔陣列轉(zhuǎn)盤16后被光束輸出組件17反射，被反射的熒光光束經(jīng)第三透鏡4聚焦于所述攝像部5。

本實用新型通過提供一種基于體全息記錄的多焦點共聚焦掃描顯微系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)盤方式可以于體全息記錄轉(zhuǎn)盤的不同的位置記錄多組點光源陣列，利用參考光反向入射到體全息記錄轉(zhuǎn)盤時，即可還原對應(yīng)的點光源陣列，在樣品上形成多焦點照明，并通過轉(zhuǎn)動的方式實現(xiàn)共聚焦多點掃描，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)快速共聚焦成像的同時，大幅度提高激發(fā)光的利用率，解決了現(xiàn)有技術(shù)的共聚焦顯微鏡成像速度慢，相當(dāng)一部分的激發(fā)光被轉(zhuǎn)盤中針孔以外的其他部分遮擋導(dǎo)致激發(fā)光利用率低，光能浪費(fèi)嚴(yán)重的技術(shù)問題。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。