CN107884379A - 光片照明成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光片照明成像装置由物侧至像侧包括：第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台、成像物镜和成像透镜，第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜位于同一光轴上，反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台位于同一光轴上，样品台、成像物镜和成像透镜位于同一光轴上。上述光片照明成像装置通过一组微透镜组与其他结合配合作用，能够使照明光片在照明方向上仍然形成局限片层光照明，且能将平行光变为非平行交叉光，再经过照明物镜后，从样品台上的样品中透明度不高的结构的各个方向照射阻挡和吸收造成的阴影区域，从而消除阻挡和吸收形成的阴影。
Description
技术领域
本发明属于光片照明成像技术，特别涉及一种光片照明成像装置。
背景技术
光片照明成像(light sheet illumination)技术，也叫选择平面照明成像(selective plan illumination)，是一种用于生命科学研究中，进行较大组织块、植物和模式生物(如斑马鱼、线虫等)进行荧光成像的方式。光片成像就是通过将激发照明光以垂直于成像的方向(而不是宽场或共聚焦成像那样激发和成像共轴)像薄片一样照射样品的特定层面，并将该层面激发的荧光进行成像。光片成像在进行大/厚组织、胚胎、模式动物和植物成像时，相比较传统的共聚焦成像具有多种优势：1.更低的荧光漂白；2.更低的样品损伤；3.能够进行高速高信噪比成像；4.无需针孔，因此具有更高的灵敏度，以及可以实现多角度的样品成像。
目前的光片成像系统都是通过对激光器产生的激光进行扩束。扩束后的激光束通过半柱面镜直接变为线状激光(光片)，并投射到照明物镜的后焦平面，或者激光束通过透镜组变为微小光斑投射到物镜后焦平面，通过扫描振镜沿一个方向反复扫描，形成虚拟的光片。以上两种方式形成的光片从样品的侧面照射样品。由于光片的存在并且从侧面照射，样品受到激光照射的范围局限在非常薄的一层，形成天然的片层效果。激光激发样品内荧光标记获得的荧光，通过与照射激光方向垂直的收集镜头收集并成像。
单侧照明光路，对于无照明的一侧，由于样品对激发光的散射和折射作用，会导致无照明一侧激发的荧光亮度下降，散射光激发的荧光会成为背景，使样品成像荧光亮度不均，信噪比下降。为了弥补和补偿单侧照明的部分问题，通常采用双侧照明。即在对侧增加一套相同的光路，使样品另外一侧也受到样品直接激发。双侧照明技术能够一定程度上改善成像亮度不均和阴影问题，但是无法完全解决。
发明内容
基于此，有必要提供一种可以消除阻挡和吸收形成的阴影的光片照明成像装置。
一种光片照明成像装置，由物侧至像侧包括：第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台、成像物镜和成像透镜，所述第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜位于同一光轴上，所述反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台位于同一光轴上，所述样品台、成像物镜和成像透镜位于同一光轴上。
在其中一个实施例中，所述微透镜组为柱面微透镜组。
在其中一个实施例中，所述柱面微透镜组的一侧为曲面。
在其中一个实施例中，所述照明物镜为4X、10X或20X物镜。
在其中一个实施例中，所述成像物镜为10X、20X、40X或60X水浸物镜。
在其中一个实施例中，所述第一消色差透镜为透镜。
在其中一个实施例中，所述第二消色差透镜为透镜。
在其中一个实施例中，所述半柱面镜为半柱面镜。
在其中一个实施例中，所述第三消色差透镜为透镜。
在其中一个实施例中，所述光片照明成像装置的照明光路为双侧照明光路或单侧照明电路。
上述光片照明成像装置由物侧至像侧包括：第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台、成像物镜和成像透镜，所述第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜位于同一光轴上，所述反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台位于同一光轴上，所述样品台、成像物镜和成像透镜位于同一光轴上。采用直接光片照明技术进行样品的特定区域照明，进行光片成像，在直接光片进入到物镜后焦平面之前，通过一组微透镜组与其他结合配合作用，能够使照明光片在照明方向上仍然形成局限片层光照明，且能将组成片状光的近平行光变为非平行交叉光，再经过照明物镜后，从样品台上的样品中透明度不高的结构的各个方向照射高折射、阻挡和吸收造成的阴影区域，从而消除阻挡和吸收形成的阴影。
附图说明
图1为一实施方式的光片照明成像装置的机构示意图；
图2为一实施方式的微透镜组的俯视示意图；
图3为一实施方式的微透镜组的侧视示意图；
图4为一实施方式的光片照明成像装置的成像物镜焦平面结构俯视图；
图5为一实施方式的光片照明成像装置的成像物镜焦平面结构侧视图。
具体实施方式
以下将参考附图更全面地描述本发明，在附图中显示了本发明的示例性实施方式。如同本领域的技术人员能了解的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改，所有修改都不脱离本发明的精神或范围。
请参阅图1，一实施方式的光片照明成像装置100由物侧至像侧包括第一消色差透镜101、第二消色差透镜102、半柱面镜103、反光镜104、第三消色差透镜105、微透镜组106、照明物镜107、样品台108、成像物镜109和成像透镜110。
第一消色差透镜101、第二消色差透镜102、半柱面镜103、反光镜104位于同一光轴上，光束经上述元件形成第一光轴。反光镜104、第三消色差透镜105、微透镜组106、照明物镜107、样品台108位于同一光轴上，光束经上述元件形成第二光轴。样品台108、成像物镜109和成像透镜110位于同一光轴上，光束经上述元件形成第三光轴。第一光轴与第二光轴大致垂直，第二光轴与第三光轴大致垂直，第一光轴和第三光轴共轴。
激光器发出的光速经过第一消色差透镜101、第二消色差透镜102后，经半柱面镜103折射后，在反光镜104作用下，调整光束路线，光束与原来方向垂直，透过第三消色差透镜105，在微透镜组106的作用下，光束在垂直于成像物镜焦平面的位置仍然可以形成光片，但是在焦平面方向，照射光为非平行交叉光，形成光束薄片，用以激发样品的荧光，光束到达样品台108上的生物样品后，光束方向改变，与原来方向大致成90度，然后成像物镜109收集生物样品的荧光信号，经过成像透镜110后经相机探测荧光信号获得成像结果。
在一实施方式中，第一消色差透镜101为透镜，优选为F25透镜。
在一实施方式中，第二消色差透镜102为透镜，优选为F75透镜。
在一实施方式中，半柱面镜103为半柱面镜，优选为F50、F75半柱面镜。
在一实施方式中，第三消色差透镜105为透镜，优选为F25透镜。
请参阅图2和3，在一实施方式中，微透镜组106为柱面微透镜组。具体地，在一实施方式中，柱面微透镜组的一侧为曲面。不同半柱面透镜的焦长和不同间距可以以不同程度缩短阴影长度。从图4和5中可以看出，在垂直于成像物镜焦平面的位置仍然可以形成光片，但是在焦平面方向，照射光为非平行交叉光。
在一实施方式中，照明物镜107为4X、10X或20X物镜。具体地，在一实施方式中，照明物镜107为4X、10X或20X尼康或奥林巴斯物镜。
在一实施方式中，样品台108用于盛放生物样品。用于固定生物样品，并使生物样品三维移动并可在平面内旋转，以调整生物样品的位置，并在成像时对样品进行纵向扫描，以获得三维的荧光图像。
在一实施方式中，成像物镜109为10X，20X，40X或60X水浸物镜。具体地，在一实施方式中，成像物镜109为10X、20X、40X或60X尼康或奥林巴斯水浸物镜。
在一实施方式中，成像透镜110使用对应物镜厂家的成像透镜。
优选地，在一实施方式中，如图1所示。光片照明成像装置为双侧照明光路。在直接光片照明的基础上，在另外一侧再搭建同样一套光路，使得样品两边同时进行光片照明激发。采用双侧照明光路，消除阻挡和吸收形成的阴影的效果更佳。在其他实施例中，也可以采用单侧照明光路。
上述光片照明成像装置由物侧至像侧包括：第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台、成像物镜和成像透镜，所述第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜位于同一光轴上，所述反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台位于同一光轴上，所述样品台、成像物镜和成像透镜位于同一光轴上。采用直接光片照明技术进行样品的局限区域照明，进行光片成像，在直接光片进入到物镜后焦平面之前，通过一组微透镜组与其他结合配合作用，能够使照明光片在照明方向上仍然形成局限片层光照明，且能将平行光变为非平行相互交叉的光，再经过照明物镜后，从样品台上的样品中透明度不高的结构的各个方向照射阻挡和吸收造成的阴影区域，从而消除阻挡和吸收形成的阴影。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光片照明成像装置，其特征在于，由物侧至像侧包括：第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台、成像物镜和成像透镜，所述第一消色差透镜、第二消色差透镜、半柱面镜、反光镜位于同一光轴上，所述反光镜、第三消色差透镜、微透镜组、照明物镜、样品台位于同一光轴上，所述样品台、成像物镜和成像透镜位于同一光轴上。
2.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述微透镜组为柱面微透镜组。
3.根据权利要求2所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述柱面微透镜组的一侧为曲面。
4.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述照明物镜为4X、10X或20X物镜。
5.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述成像物镜为10X、20X、40X或60X水浸物镜。
6.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述第一消色差透镜为透镜。
7.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述第二消色差透镜为透镜。
8.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述半柱面镜为半柱面镜。
9.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述第三消色差透镜为透镜。
10.根据权利要求1所述的光片照明成像装置，其特征在于，所述光片照明成像装置的照明光路为双侧照明光路或单侧照明电路。
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