CN110673320A - 多通道滤光片、制备方法及荧光显微镜成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统，在光学系统中间像面处插入一维多通道滤光片，并通过微位移单元驱动滤光片微位移像元长度，可以在不损失图像分辨率的前提下，实现了对动态样品同时进行多个光谱通道成像，一方面对多个光谱通道进行观察时，不需要像传统显微镜那样来回切换单个滤光片，因此操作简单方面、省时省力；另一方面，对动态样品或者具有短荧光寿命样品进行多光谱通道观察时，不需要利用多台荧光显微镜实现对样品的多个光谱通道同时成像，因而可以大大降低使用成本。

Description

多通道滤光片、制备方法及荧光显微镜成像系统

技术领域

本发明涉及光学加工技术领域，特别涉及一种多通道滤光片、制备方法及多通道视频型荧光显微镜成像系统。

背景技术

荧光显微镜作为生化领域的检测工具，已经被广泛用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。利用常规的荧光显微镜成像时，如果对样品发出的某一光谱通道荧光成像，需要在显微镜的光学系统中插入对应光谱通道的带通滤光片。如果对样品发出的多个光谱通道荧光成像，一般有两种方式：一种是利用同一台荧光显微镜，在其相应位置依次插入不同光谱通道的滤光片进行成像，但这种方式不能对动态样品同时进行多个光谱通道成像，也不能完全记录那些具有短荧光寿命样品的多个光谱通道图像；另外一种是利用多台荧光显微镜，每台显微镜插入不种光谱通道的带通滤光片，实现对样品的多个光谱通道成像，但这种方式无疑增加了使用成本。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种测量精确，操作便捷、成本较低的多通道滤光片。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多通道滤光片，包括：基底、带通滤光膜及带外截止滤光膜，所述带通滤光膜设置于所述基底上表面，所述带外截止滤光膜设置于所述基底下表面，所述带通滤光膜由若干个条状光谱通道单元组成，若干个所述光谱通道单元沿其宽度方向依次连接。

另一方面，本发明还提供了一种多通道滤光片的制备方法，包括下述步骤：

利用有机溶剂对基底进行超声波清洗；

在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口；

将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜；

重复上述步骤制备出其它光谱通道单元；

在基底背面镀制带外截止滤光膜。

在一些较佳的实施例中，所述有机溶剂为酒精、丙醇或石油醚。

在一些较佳的实施例中，所述基底为石英或者玻璃材质。

在一些较佳的实施例中，在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口，具体包括下述步骤：

利用光刻工艺在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口。

在一些较佳的实施例中，在将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜，具体包括下述步骤：

利用电子束蒸发或者溅射方法将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜。

在一些较佳的实施例中，在基底背面镀制带外截止滤光膜，具体包括下述步骤：

利用电子束蒸发或者溅射方法，在基底背面镀制带外截止滤光膜。

另一方面，本发明还提供了一种多通道视频型荧光显微镜成像系统，包括沿光轴依次设置的物镜组、多通道滤光片、中继镜组及成像传感器，所述多通道滤光片装配于中间像面位置，所述多通道滤光片包括：基底、带通滤光膜及带外截止滤光膜，所述带通滤光膜设置于所述基底上表面，所述带外截止滤光膜设置于所述基底下表面，所述带通滤光膜由若干个条状光谱通道单元组成，若干个所述光谱通道单元沿其宽度方向依次连接，任意一个所述条状光谱通道单元包括多个光谱通带，所述微位移单元与所述多通道滤光片相连接，所述微位移单元可用于驱动所述多通道滤光片沿其宽度方向上移动，

任意一所述光谱通道单元的长度方向与所述成像传感器的靶面长度方向对应，任意一所述光谱通道单元的宽度与所述成像传感器的靶面宽度方向上像元对应。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统，沿光轴依次设置的物镜组、多通道滤光片、中继镜组及成像传感器，所述多通道滤光片连接有微位移单元，所述的多通道滤光片精密装配于中间像面位置，其光谱通道单元长度方向与成像传感器的靶面长度方向严格对应，光谱通道单元宽度与成像传感器靶面宽度方向上像元严格对应，所述微位移单元与多通道滤光片相连接，用来驱动滤光片沿其宽度方向上移动，在显微镜工作时，通过微位移系统依次快速移动滤光片一个像元长度进行光谱成像，从而每个像元都可以快速记录所有光谱通道的图像，以实现多光谱通道视频型光谱成像，本发明提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统，在光学系统中间像面处插入一维多通道滤光片，并通过微位移单元驱动滤光片微位移像元长度，可以在不损失图像分辨率的前提下，实现了对动态样品同时进行多个光谱通道成像，一方面对多个光谱通道进行观察时，不需要像传统显微镜那样来回切换单个滤光片，因此操作简单方面、省时省力；另一方面，对动态样品或者具有短荧光寿命样品进行多光谱通道观察时，不需要利用多台荧光显微镜实现对样品的多个光谱通道同时成像，因而可以大大降低使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的多通道滤光片的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的带通滤光膜的多谱通道单元排列示意图；

图3为本发明实施例二提供的制备多通道滤光片的步骤流程图；

图4为本发明实施例三提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种多通道滤光片100的结构示意图，包括：基底110、带通滤光膜120及带外截止滤光膜130，所述带通滤光膜120设置于所述基底110上表面，所述带外截止滤光膜130设置于所述基底110的下表面，所述带通滤光膜120由若干个条状光谱通道单元组成，若干个所述光谱通道单元沿其宽度方向依次连接。

请参阅图2，为本发明实施例提供的台阶状的带通滤光膜120的多谱通道单元排列示意图，图2中的“Band”表示光谱通带，Band1～Band5表示5个不同的光谱通带。

在一些较佳的实施例中，所述基底为透明基底，所述的透明基底为可见或近红外波段透明的玻璃、石英等材质，所述的透明基底尺寸与荧光显微镜成像传感器的靶面相对应石英或者玻璃材质。

在一些较佳的实施例中，所述的带通滤光膜120位于基底110上表面，由2-5个条状光谱通道单元组成，每个光谱通道单元长度为成像传感器的靶面长度，宽度为传感器的像元大小。所述的2-5个光谱通道单元沿其宽度方向依次排列、依次连接，并且所有的光谱通道单元作为一组，沿通道宽度方向上周期性排列，所有光谱通道单元组成的多通道滤光片宽度与传感器的靶面宽度相同。

可以理解，所述的带外截止滤光膜130能截止区域除光谱通带区域外，一直截止到传感器的响应范围。

可以理解，本发明提供的多通道滤光片，可以对多个光谱通道进行观察，不需要像传统显微镜那样来回切换单个滤光片，因此操作简单方面、省时省力；二是对动态样品或者具有短荧光寿命样品进行多光谱通道观察时，不需要利用多台荧光显微镜实现对样品的多个光谱通道同时成像，因而可以大大降低使用成本。

实施例二

请参阅图3，为本发明实施例提供的一种多通道滤光片的制备方法，包括下述步骤：

步骤S110：利用有机溶剂对基底进行超声波清洗；

在一些较佳的实施例中，所述有机溶剂为酒精、丙醇或石油醚。

步骤S120：在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口；

在一些较佳的实施例中，利用光刻工艺在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口。

具体地，用具有高温稳定性的光刻胶掩盖住基底上第一条光谱通道外的所有区域。镀膜窗口宽度为10微米，与多通道视频型荧光显微镜成像系统中成像传感器像元大小一致。镀膜窗口长度为10.24毫米，也成像传感器靶面长度一致。

步骤S130：将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜。

在一些较佳的实施例中，利用电子束蒸发或者溅射方法将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜。

具体地，将图形化的基底放入镀膜机腔室内，利用电子束蒸发方法，基于设计的膜系结构，镀制Band1光谱通道所需要的滤光膜，其通带中心波长为450纳米，半高宽为20纳米。

步骤S140：重复上述步骤制备出其它光谱通道单元。

步骤S150：在基底背面镀制带外截止滤光膜。

在一些较佳的实施例中，利用电子束蒸发或者溅射方法，在基底背面镀制带外截止滤光膜。

具体地，利用电子束蒸发方法，基于设计的膜系结构，在基底背面镀制带外截止滤光膜，截止范围除Band2～Band5的通带范围内外，覆盖成像传感器响应波段范围300-1000纳米。

本发明上述实施例提供的多通道滤光片的装调方法工艺简单，可适应工业化生产。

实施例三

请参阅图4，为本发明实施例提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统结构示意图，包括：沿光轴依次设置的物镜组210、多通道滤光片220、中继镜组230及成像传感器240，所述多通道滤光片220连接有微位移单元250，所述微位移单元250可用于驱动所述多通道滤光片220沿其宽度方向上移动。

所述多通道滤光片220装配于中间像面位置，所述多通道滤光片220的具体结构参照实施例一，这里不再赘述。

任意一所述光谱通道单元的长度方向与所述成像传感器的靶面长度方向对应，任意一所述光谱通道单元的宽度与所述成像传感器的靶面宽度方向上像元对应。

本发明提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统，沿光轴依次设置的物镜组210、多通道滤光片220、中继镜组230及成像传感器240，所述多通道滤光片220连接有微位移单元250，所述的多通道滤光片220精密装配于中间像面位置，其光谱通道单元长度方向与成像传感器240的靶面长度方向严格对应，光谱通道单元宽度与成像传感器240靶面宽度方向上像元严格对应，所述微位移单元250与多通道滤光片220相连接，用来驱动滤光片沿其宽度方向上移动，在显微镜工作时，通过微位移系统依次快速移动滤光片一个像元长度进行光谱成像，从而每个像元都可以快速记录所有光谱通道的图像，以实现多光谱通道视频型光谱成像。

本发明提供的多通道视频型荧光显微镜成像系统，在光学系统中间像面处插入一维多通道滤光片，并通过微位移单元驱动滤光片微位移像元长度，可以在不损失图像分辨率的前提下，实现了对动态样品同时进行多个光谱通道成像，一方面对多个光谱通道进行观察时，不需要像传统显微镜那样来回切换单个滤光片，因此操作简单方面、省时省力；另一方面，对动态样品或者具有短荧光寿命样品进行多光谱通道观察时，不需要利用多台荧光显微镜实现对样品的多个光谱通道同时成像，因而可以大大降低使用成本。

当然本发明的多通道滤光片还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (8)

1.一种多通道滤光片，其特征在于，包括：基底、带通滤光膜及带外截止滤光膜，所述带通滤光膜设置于所述基底上表面，所述带外截止滤光膜设置于所述基底下表面，所述带通滤光膜由若干个条状光谱通道单元组成，若干个所述光谱通道单元沿其宽度方向依次连接。

2.一种多通道滤光片的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

利用有机溶剂对基底进行超声波清洗；

在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口；

将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜；

重复上述步骤制备出其它光谱通道单元；

在基底背面镀制带外截止滤光膜。

3.如权利要求2所述的多通道滤光片的装调方法，其特征在于，所述有机溶剂为酒精、丙醇或石油醚。

4.如权利要求2所述的多通道滤光片的装调方法，其特征在于，所述基底为石英或者玻璃材质。

5.如权利要求2所述的多通道滤光片的装调方法，其特征在于，在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口，具体包括下述步骤：

利用光刻工艺在所述基底上制备周期性排列的第一条状光谱通道单元的镀膜窗口。

6.如权利要求2所述的多通道滤光片的装调方法，其特征在于，在将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜，具体包括下述步骤：

利用电子束蒸发或者溅射方法将处理后的所述基底镀制第一条光谱通道所需要的滤光膜。

7.如权利要求2所述的多通道滤光片的装调方法，其特征在于，在基底背面镀制带外截止滤光膜，具体包括下述步骤：

利用电子束蒸发或者溅射方法，在基底背面镀制带外截止滤光膜。

8.一种多通道视频型荧光显微镜成像系统，其特征在于，包括沿光轴依次设置的物镜组、多通道滤光片、中继镜组及成像传感器，所述多通道滤光片装配于中间像面位置，所述多通道滤光片包括：基底、带通滤光膜及带外截止滤光膜，所述带通滤光膜设置于所述基底上表面，所述带外截止滤光膜设置于所述基底下表面，所述带通滤光膜由若干个条状光谱通道单元组成，若干个所述光谱通道单元沿其宽度方向依次连接，任意一个所述条状光谱通道单元包括多个光谱通带，所述多通道滤光片连接有微位移单元，所述微位移单元可用于驱动所述多通道滤光片沿其宽度方向上移动，

任意一所述光谱通道单元的长度方向与所述成像传感器的靶面长度方向对应，任意一所述光谱通道单元的宽度与所述成像传感器的靶面宽度方向上像元对应。

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