一種具有軸向高分辨率的反射式共聚焦系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯微光學(xué)領(lǐng)域的共聚焦顯微鏡。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有軸 向高分辨率的反射式共聚焦系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 反射式共聚焦系統(tǒng)是近代最先進(jìn)的細(xì)胞生物醫(yī)學(xué)分析儀器之一，可對(duì)樣品的軸向 進(jìn)行光學(xué)層析，從而獲得200~350μπι深度細(xì)胞水平的活體圖像，重構(gòu)出樣品的三維圖像。該 系統(tǒng)成像最接近組織病理學(xué)，不僅可觀察固定的細(xì)胞、組織切片，還可對(duì)活細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、分 子、離子進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地觀察和檢測(cè)。其中，系統(tǒng)軸向分辨率是最重要的指標(biāo)，它直接關(guān)系 到系統(tǒng)的測(cè)量精度。
[0003] 共焦顯微鏡在皮膚科臨床檢測(cè)上的應(yīng)用研究已有十幾年，現(xiàn)有提高系統(tǒng)軸向分辨 率的方法主要有：（1)對(duì)常規(guī)激光反饋實(shí)驗(yàn)中的探測(cè)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，用渥拉斯頓棱鏡把垂直 偏振光分開探測(cè)；（2)用雙頻激光器中產(chǎn)生的偏振態(tài)相互垂直的〇光和e光作為反饋光代替 了傳統(tǒng)的單一光的反饋；（3)用雙頻激光器中產(chǎn)生的〇光或e光作為反饋光；（4)照明光路中， 用狹縫機(jī)構(gòu)擋住激光器出光口處一半激光，在PBS棱鏡后放置四分之一波片，成像光路中， 在探測(cè)器前端放置另一狹縫機(jī)構(gòu)，擋住一半的雜散光。
[0004] 但在以上對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)中，方法（1)需要分開探測(cè)偏振光，成像光路過于復(fù)雜，且 對(duì)探測(cè)器要求較高;方法(2)和(3)需要用到雙頻激光器，成本較高，還涉及反饋系統(tǒng)，技術(shù) 復(fù)雜;方法(4)對(duì)機(jī)械狹縫的制造精度和運(yùn)動(dòng)精度要求較高，且只有一半激光進(jìn)入物鏡光 瞳，實(shí)現(xiàn)共焦點(diǎn)掃描技術(shù)難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu) 點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有軸向高分辨率的反射式共聚焦系統(tǒng)，其能夠 去除雜散光對(duì)成像質(zhì)量的影響，從而顯著提高共焦成像的軸向分辨率和層析能力。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種具有軸向高分辨率的反 射式共聚焦系統(tǒng)，其具有照明光路和成像光路，在照明光路上設(shè)有激光器和用于將所述光 源發(fā)射的光聚焦到待測(cè)對(duì)象上的成像光學(xué)系統(tǒng)，在成像光路上設(shè)有接收自待測(cè)對(duì)象上射回 并穿過同樣成像光學(xué)系統(tǒng)的圖像檢測(cè)器；
[0008] 所述成像光學(xué)系統(tǒng)沿激光路徑依次設(shè)有半反半透鏡、檢流計(jì)振鏡組、二分之一波 片和四分之一波片，其中，所述二分之一波片僅遮擋激光的一半光路，即僅激光光路上的一 半激光經(jīng)過二分之一波片改變偏振方向，另一半激光不改變偏振方向繼續(xù)前行；
[0009] 其中，所述激光器和成像光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)有第一偏振片，所述成像光學(xué)系統(tǒng)和圖 像檢測(cè)器設(shè)有與第一偏振片偏振方向相同的第二偏振片。
[0010]優(yōu)選的是，其中，還包括：
[0011] 物鏡，其設(shè)于所述四分之一波片和待測(cè)對(duì)象之間，用以將激光聚焦于待測(cè)對(duì)象表 面。
[0012] 優(yōu)選的是，其中，還包括：
[0013] 針孔透鏡，其設(shè)于所述第二偏振片和圖像探測(cè)器之間，所述針孔透鏡具有聚焦透 鏡和位于所述聚焦透鏡焦點(diǎn)處的針孔，提高成像的對(duì)比度和清晰度。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述激光器輸出線偏光光源，以保證系統(tǒng)的分辨率和信噪比。
[0015] 優(yōu)選的是，其中，所述物鏡的數(shù)值孔徑大于1.4,以保證成像的清晰度。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，所述針孔的直徑為0.8~1.2倍艾里斑直徑，保證共焦成像的高分 辨率和層析能力。
[0017] 優(yōu)選的是，其中，所述半反半透鏡與激光路徑呈45°設(shè)置，當(dāng)激光器發(fā)射的激光信 號(hào)沿水平方向入射所述半反半透鏡，取其反射激光信號(hào)；自待測(cè)物體反射回來的激光再透 過所述半反半透鏡繼續(xù)沿原光路方向傳播，并經(jīng)聚焦透鏡聚焦于針孔處被圖像檢測(cè)器檢 測(cè) 。
[0018] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0019] 本發(fā)明利用同向偏振片組合及復(fù)合波片組合，通過光學(xué)偏振的方法有效去除了雜 散光對(duì)成像質(zhì)量的影響，顯著提高了共焦系統(tǒng)的軸向分辨率和層析能力；
[0020] 此外，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，較高的軸向分辨率可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì) 胞內(nèi)器官等細(xì)微結(jié)構(gòu)的精確定位，提高生物樣本層析成像、圖像三維重建、皮膚組織分層成 像等領(lǐng)域的技術(shù)，從而更好的研究生命過程和疾病發(fā)生機(jī)理。
[0021] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中具有軸向高分辨率的反射式共聚焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0023]圖2a為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中激光照明光路的示意圖；
[0024] 圖2b為本發(fā)明上述實(shí)施例中有用光成像光路的示意圖；
[0025] 圖2c為本發(fā)明上述實(shí)施例中雜散光成像光路的示意圖。
[0026] 圖中：1、激光器，2、第一偏振片，3、半反半透鏡，4、檢流計(jì)振鏡組，5、二分之一波 片，6、四分之一波片，7、物鏡，8、待測(cè)對(duì)象，9、第二偏振片，10、針孔透鏡，11、圖像檢測(cè)器，- 代表激光照明光路，一----*代表成像光路，代表激光器發(fā)射的光源，|_|代表X 向光，_?_議代表Y向光。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語并不配出一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0029] 圖1、圖2a、圖2b和圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)形式，其具有照明光路和成 像光路，在照明光路上設(shè)有激光器1和用于將所述光源發(fā)射的光聚焦到待測(cè)對(duì)象上的成像 光學(xué)系統(tǒng)，在成像光路上設(shè)有接收自待測(cè)對(duì)象上射回并穿過同樣成像光學(xué)系統(tǒng)的圖像檢測(cè) 器11;
[0030] 所述成像光學(xué)系統(tǒng)沿激光路徑依次設(shè)有半反半透鏡3、檢流計(jì)振鏡組4、二分之一 波片5和四分之一波片6,其中，所述二分之一波片5僅遮擋激光的一半光路；
[0031] 其中，所述激光器和成像光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)有第一偏振片2,所述成像光學(xué)系統(tǒng)和圖 像檢測(cè)器設(shè)有與第一偏振片偏振方向相同的第二偏振片9。
[0032]在這種技術(shù)方