CN107991235A - 共焦显微镜模式像差矫正装置 - Google Patents

共焦显微镜模式像差矫正装置 Download PDF

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Abstract

共焦显微镜模式像差矫正装置，属于自适应光学和共焦显微成像技术领域，本发明为了解决现有现有像差矫正装置过于复杂、操作不便且样品预处理步骤复杂的问题。激光器发出的激光经双面45°反光镜的一侧反光镜面反射后途经分束镜到达半波片，经半波片调制后射入至空间光调制器，再经空间光调制器调制后射回至分束镜，再经分束镜反射至反射镜，然后经光阑滤除高阶衍射杂光后射到双面45°反光镜的另一侧反光镜面，经双面45°反光镜再次反射后经过偏振分束镜射至XY扫描振镜上。本发明的共焦显微镜模式像差矫正装置可在不增加样品操作以及成像装置最简化的情况下达到图像幅值增加百分之44和成像质量提升百分之17的效果。

Description

共焦显微镜模式像差矫正装置
技术领域
本发明涉及一种像差矫正装置，具体涉及一种利用像差矫正装置提升共焦成像质量及分辨率的装置，属于自适应光学和共焦显微成像技术领域。
背景技术
共焦显微系统具有高分辨率和可三维深度成像的优点，其高分辨的特性需要焦斑尺寸接近衍射极限附近以获得最佳理论分辨率，然而光学系统的装配误差和光学元件的面形偏差会造成像差，导致焦斑歪曲和分辨率降低，需要动态的纠正这些光学系统所产生的像差，提升成像质量，目前还没有简洁实用的应用于共焦显微系统的像差矫正装置，部分装置需要复杂的样品预处理步骤，部分装置增加的像差矫正装置过于复杂，操作十分不便。
发明内容
本发明的目的是提供共焦显微镜模式像差矫正装置，以解决现有现有像差矫正装置过于复杂、操作不便且样品预处理步骤复杂的问题。
所述共焦显微镜模式像差矫正装置包括激光器、双面45°反光镜、分束镜、半波片、空间光调制器、反射镜、光阑、偏振分束镜、XY扫描振镜、扫描透镜、管镜、物镜、1/4波片、收集透镜、光纤小孔和光电倍增管；
所述激光器发出的激光经双面45°反光镜的一侧反光镜面反射后途经分束镜到达半波片，经半波片调制后射入至空间光调制器，再经空间光调制器调制后射回至分束镜，再经分束镜反射至反射镜，然后经光阑滤除高阶衍射杂光后射到双面45°反光镜的另一侧反光镜面，经双面45°反光镜再次反射后经过偏振分束镜射至XY扫描振镜上，然后经XY扫描振镜反射至扫描透镜，经过管镜后经过1/4波片偏振面翻转90°后被物镜聚焦至的打在待测样品上；聚焦后的光斑再从待测样品上反射回物镜，经过1/4波片，偏振面再次翻转90°后依次经过、管镜、扫面透镜和XY扫描振镜，射在偏振分束镜上，再经偏振分束镜反射至收集透镜并聚焦到光纤小孔，最后被光电倍增管收集。
优选的：所述的激光器、偏振分束镜、XY扫描振镜、扫描透镜、管镜、1/4波片和物镜组成照明装置，所述的照明装置按照照明光传播方向依次为：激光器、偏振分束镜、XY扫描振镜、扫描透镜、管镜、物镜和1/4波片。
优选的：所述的偏振分束镜、XY扫描振镜、扫描透镜、管镜、1/4波片、物镜、收集透镜、光纤小孔和光电倍增管组成探测装置，所述的探测装置按照照明光传播方向依次为：1/4波片、物镜、管镜、扫描透镜、XY扫描振镜、偏振分束镜、收集透镜、光纤小孔和光电倍增管。
优选的：所述的双面45°反光镜、分束镜、半波片、空间光调制器、反射镜、光阑组成像差矫正装置，所述的像差矫正装置按照照明光传播方向依次为：双面45o反射镜、分束镜、半波片、空间光调制器、反射镜和光阑。
优选的：所述的半导体激光器，所发射激光应为偏振方向为水平方向的线偏振光。
优选的：所述的空间光调制器为完全相位调制型，其光轴为垂直方向，并且其的调制中心对准激光的光轴中心。
优选的：所述的半波片的快轴与激光偏振方向呈45°或135°，使激光通过半波片后偏振方向与空间光调制器光轴平行。
本发明与现有产品相比具有以下效果：本发明能够有效矫正共焦光学系统的装配误差和光学元件的面形偏差所造成像差，使成像质量与成像幅值有效提升，与同类装置比较，由于利用图像质量计算液晶光调制器矫正状态，其装置可达到最简化，并且不需要附加样品操作，便可以达到图像幅值增加百分之44和成像质量提升百分之17的效果。
附图说明
图1是本发明所述的共焦显微镜模式像差矫正装置的结构示意图。
图中：1-激光器、2-双面45°反光镜、3-分束镜、4-半波片、5-空间光调制器、6-反射镜、7-光阑、8-偏振分束镜、9-XY扫描振镜、10-扫描透镜、11-管镜、12-物镜、13-1/4波片、14-样品、15-收集透镜、16-光纤小孔、17-光电倍增管。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
如图1所示，本发明所述的共焦显微镜模式像差矫正装置包括激光器1、双面45°反光镜2、分束镜3、半波片4、空间光调制器5、反射镜6、光阑7、偏振分束镜8、XY扫描振镜9、扫描透镜10、管镜11、物镜12、1/4波片13、收集透镜15、光纤小孔16和光电倍增管17；
所述激光器1发出的激光经双面45°反光镜2的一侧反光镜面反射后途经分束镜3到达半波片4，经半波片4调制后射入至空间光调制器5，再经空间光调制器5调制后射回至分束镜3，再经分束镜3反射至反射镜6，然后经光阑7滤除高阶衍射杂光后射到双面45°反光镜2的另一侧反光镜面，经双面45°反光镜2再次反射后经过偏振分束镜8射至XY扫描振镜9上，然后经XY扫描振镜9反射至扫描透镜10，再经过管镜(11)后经过1/4波片(12)偏振面翻转90°后被物镜(13)聚焦至的打在待测样品(14)上；聚焦后的光斑再从待测样品(14)上反射回物镜(13)，经过1/4波片(12)，偏振面再次翻转90°后依次经过、管镜(11)、扫面透镜(10)和XY扫描振镜(9)，射在偏振分束镜(8)上，再经偏振分束镜(8)反射至收集透镜(15)并聚焦到光纤小孔(16)，最后被光电倍增管(17)收集
进一步：所述的激光器1、偏振分束镜8、XY扫描振镜9、扫描透镜10、管镜11、物镜12和1/4波片13组成照明装置，所述的照明装置按照照明光传播方向依次为：激光器1、偏振分束镜8、XY扫描振镜9、扫描透镜10、管镜11、物镜12和1/4波片13。
进一步：所述的偏振分束镜8、XY扫描振镜9、扫描透镜10、管镜11、物镜12、1/4波片13、收集透镜15、光纤小孔16和光电倍增管17组成探测装置，所述的探测装置按照照明光传播方向依次为：1/4波片13、物镜12、管镜11、扫描透镜10、XY扫描振镜9、偏振分束镜8、收集透镜15、光纤小孔16和光电倍增管17。
进一步：所述的双面45°反光镜2、分束镜3、半波片4、空间光调制器5、反射镜6、光阑7组成像差矫正装置，所述的像差矫正装置按照照明光传播方向依次为：双面45o反射镜2、分束镜3、半波片4、空间光调制器5、反射镜6和光阑7。
进一步：所述的半导体激光器1，所发射激光应为偏振方向为水平方向的线偏振光。进一步：所述的空间光调制器5应为完全相位调制型，其光轴为垂直方向，并且其的调制中心对准激光的光轴中心。
进一步：所述的半波片4的快轴与激光偏振方向呈45o或135o，使激光通过半波片后偏振方向与空间光调制器光轴平行。
进一步：所述的光阑7通过中心光斑，隔离其他高阶衍射光。
共焦显微系统的模式像差矫正装置的像差矫正方法：
步骤a、通过空间光调制器5调制，变换不同光波前形状，得到不同图像信息；
步骤b、通过不同图像信息，计算相应图像质量系数，计算得到液晶光调制器5使图像质量最优的调制状态；
步骤c、保持液晶光调制器5最优状态，得到更高图像质量的图像。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：包括激光器(1)、双面45°反光镜(2)、分束镜(3)、半波片(4)、空间光调制器(5)、反射镜(6)、光阑(7)、偏振分束镜(8)、XY扫描振镜(9)、扫描透镜(10)、管镜(11)、物镜(12)、1/4波片(13)、收集透镜(15)、光纤小孔(16)和光电倍增管(17)；
所述激光器(1)发出的激光经双面45°反光镜(2)的一侧反光镜面反射后途经分束镜(3)到达半波片(4)，经半波片(4)调制后射入至空间光调制器(5)，再经空间光调制器(5)调制后射回至分束镜(3)，再经分束镜(3)反射至反射镜(6)，然后经光阑(7)滤除高阶衍射杂光后射到双面45°反光镜(2)的另一侧反光镜面，经双面45°反光镜(2)再次反射后经过偏振分束镜(8)射至XY扫描振镜(9)上，然后经XY扫描振镜(9)反射至扫描透镜(10)，再经过管镜(11)后经过1/4波片(12)偏振面翻转90°后被物镜(13)聚焦至的打在待测样品(14)上；聚焦后的光斑再从待测样品(14)上反射回物镜(13)，经过1/4波片(12)，偏振面再次翻转90°后依次经过、管镜(11)、扫面透镜(10)和XY扫描振镜(9)，射在偏振分束镜(8)上，再经偏振分束镜(8)反射至收集透镜(15)并聚焦到光纤小孔(16)，最后被光电倍增管(17)收集。
2.根据权利要求1所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的激光器(1)、偏振分束镜(8)、XY扫描振镜(9)、扫描透镜(10)、管镜(11)、物镜(12)和1/4波片(13)组成照明装置，所述的照明装置按照照明光传播方向依次为：激光器(1)、偏振分束镜(8)、XY扫描振镜(9)、扫描透镜(10)、管镜(11)、物镜(12)和1/4波片(13)。
3.根据权利要求1所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的偏振分束镜(8)、XY扫描振镜(9)、扫描透镜(10)、管镜(11)、物镜(12)、1/4波片(13)、收集透镜(15)、光纤小孔(16)和光电倍增管(17)组成探测装置，所述的探测装置按照照明光传播方向依次为：1/4波片(13)、物镜(12)、管镜(11)、扫描透镜(10)、XY扫描振镜(9)、偏振分束镜(8)、收集透镜(15)、光纤小孔(16)和光电倍增管(17)。
4.根据权利要求1所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的双面45°反光镜(2)、分束镜(3)、半波片(4)、空间光调制器(5)、反射镜(6)、光阑(7)组成像差矫正装置，所述的像差矫正装置按照照明光传播方向依次为：双面45°反射镜(2)、分束镜(3)、半波片(4)、空间光调制器(5)、反射镜(6)和光阑(7)。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的半导体激光器(1)，所发射激光应为偏振方向为水平方向的线偏振光。
6.根据权利要求5所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的空间光调制器(5)为完全相位调制型，其光轴为垂直方向，并且其调制中心对准激光的光轴中心。
7.根据权利要求5所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的半波片(4)的快轴与激光偏振方向呈45°或135°，使激光通过半波片后偏振方向与空间光调制器光轴平行。
8.根据权利要求5所述的共焦显微镜模式像差矫正装置，其特征在于：所述的光阑(7)通过中心光斑，隔离其他高级衍射光。
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