CN1110717C - 激光共焦扫描显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光共焦扫描器，其特点是仅用一半反射半透镜将样品激光照明光路、样品散射光信号光路和观察光路尽可能地合为一体，从而使得光路简化、结构紧凑、体积变小、成本较低。本发明广泛适用于病理观察和解剖、生命科学研究、遗传学研究、血液研究等有关的各种医院、医学院以及医学研究机构。

Description

激光共焦扫描显微镜

一、技术领域

本发明涉及一种显微镜，特别是一种激光共焦扫描显微镜。

二、背景技术

激光共焦扫描显微镜是最新出现的高新技术显微镜，它的特点是将共焦原理与高速激光扫描技术结合起来，以获得物体的分层图象，再经计算机图象处理，最终输出样品的三维形貌。其中光学系统极为复杂，它需要把样品激光照明光路、样品散射光信号光路和观察光路三者合为一体。目前，国际上均采用多片既复杂又难以加工的双色反射镜实现三条光路合一的目的，如德国产的Leica型和美国产的F900e激光共焦扫描显微镜。德国产的Leica型激光共焦扫描显微镜，其特点是：1、横向和纵向扫描用一个扫描器完成；2、入射的激光用双色反射镜反射引入；3、散射光信号用双色反射镜透射引出；4、使用多个探测器；5、结构复杂，体积庞大。美国产的F900e型激光共焦扫描显微镜，基本上与德国的Leica型相似，其特点是：1、扫描头是活动的，可以取下或装上；2、用两块双色反射镜；3、使用两个探测器。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种能使三条光路尽可能合为一体，从而使整个系统的结构紧凑、体积小巧的激光共焦扫描显微镜。

本发明的目的是这样实现的：该激光共焦扫描显微镜，其特征在于从激光器发出的激光经传导光纤送入聚焦透镜，激光经聚焦透镜的会聚，再经滤光片和漫射板之后聚焦到位于聚焦透镜的后焦点上的小孔光阑，由于小孔光阑同时又位于准直透镜的前焦点上，激光穿过小孔光阑，经反射镜，被准直透镜准直为平行光，再经半反射半透镜和XY反射扫描器的反射，激光被显微物镜聚焦到位于承物台上的样品上去激发荧光，纵深位移器使承物台作纵深微位移，照明透镜和照明光源供白炽灯照明样品；样品上被激发的荧光沿原光路返回，透过半反射半透镜和滤光片、反射镜被显微物镜聚焦到探测光纤的输入端，荧光从探测光纤输出端送至光电倍增管，然后经放大处理器和计算机对信号进行处理；在反射镜和准直透镜之间设有反射棱镜，沿反射棱镜的光轴设有观察系统，以供人眼观察承物台上的样品。

本发明仅用一块45°设置的半反射半透镜就实现了样品激光照明光路、样品散射光信号光路和观察光路合为一体的目的。激光经聚焦透镜穿过滤光片和漫射板后会聚到小孔光阑，经反射镜反射后再经半反射半透镜的反射，投向X和Y反射扫描器，然后经显微物镜聚焦到被探测物体上，此即为样品激光照明光路。由物体散射的光信号沿同一光路返回，透过半反射半透镜，散射光信号的波长经滤波片选择，再经显微物镜会聚到探测光纤并传至光电倍增管接收，此即为样品散射光信号光路。当被探测物体被白炽灯照明，光线沿同一光路返回，经半反射半透镜反射，后被反射棱镜反射传至观察系统，此即为观察光路。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：光路简化，结构紧凑，体积较小，成本低廉。本发明可用于病理观察和解剖、生命科学研究、遗传学研究、血液研究等有关的各种医院、医学院以及医学、材料科学和农业科学研究机构等。

四、附图说明

附图是本发明的光路及结构示意图。

五、具体实施方式

实施例：最大功率为50mW的氩离子激光器1，发出一束激光经芯径为200μm的传导光纤送入聚焦透镜2。经聚焦透镜2并经滤光片3穿过旋转的漫射板4聚焦到孔径为0.5mm的小孔光阑5处，再经45°设置的反射镜6反射，由准直透镜7将激光束准直，然后经45°设置的半反射半透镜8的反射，再经XY反射扫描器9的反射扫描，最后由显微物镜10把激光聚焦到被探测样品上。

样品散射光信号沿同一光路返回，透过半反射半透镜后经滤光片14滤光再经反射镜15反射和显微物镜16聚焦，送入芯径只有几个微米的探测光纤，由探测光纤将散射光信号送至光电倍增管17接收，经放大处理器18后输给计算机19处理。当观察者用肉眼观察时，照明光源13发出的光经照明透镜12聚光去照明样品，经半反射半透镜8的反射，再经反射棱镜20进入观察系统21供观察者轻松地观察。

在计算机19的指令操纵下，XY反射扫描器9以300Hz～1200Hz的速度扫描，以获取样品某一断层的图像。同样，在计算机19的指令操纵下，纵深位移器11自动调整样品的纵深高度，从而获得样品不同断层的图像。最后计算机19对这些断层图像作处理，以获得样品的三维形貌。

Claims (4)

1、一种激光共焦扫描显微镜，其特征在于它包括激光器[1]、聚焦透镜[2]、滤光片[3]、漫射板[4]、小孔光阑[5]、准直透镜[7]、反射镜[6]、半反射半透镜[8]、反射扫描器[9]、显微物镜[10]、纵深位移器[11]、照明透镜[12]、照明光源[13]、滤光片[14]、反射镜[15]、显微物镜[16]、光电倍增管[17]、放大处理器[18]、计算机[19]、反射棱镜[20]、观察系统[21]，从激光器[1]发出的激光经传导光纤送入聚焦透镜[2]，激光经聚焦透镜[2]的会聚，再经滤光片[3]和漫射板[4]之后聚焦到位于聚焦透镜[2]的后焦点上的小孔光阑[5]，由于小孔光阑[5]同时又位于准直透镜[7]的前焦点上，激光穿过小孔光阑[5]，经反射镜[6]，被准直透镜[7]准直为平行光，再经半反射半透镜[8]和XY反射扫描器[9]的反射，激光被显微物镜[10]聚焦到位于承物台上的样品上去激发荧光，纵深位移器[11]使承物台作纵深微位移，照明透镜[12]和照明光源[13]供白炽灯照明样品；样品上被激发的荧光沿原光路返回，透过半反射半透镜[8]和滤光片[14]、反射镜[15]被显微物镜[16]聚焦到探测光纤的输入端，荧光从探测光纤输出端送至光电倍增管[17]，然后经放大处理器[18]和计算机[19]对信号进行处理；在反射镜[6]和准直透镜[7]之间设有反射棱镜[20]，沿反射棱镜[20]的光轴设有观察系统[21]，以供人眼观察承物台上的样品。

2、根据权利要求1所述的激光共焦扫描显微镜，其特征在于小孔光阑[5]位于准直透镜[7]的前焦点和聚焦透镜[2]的后焦点。

3、根据权利要求1或2所述的激光共焦扫描显微镜，其特征在于探测光纤输入端的端面位于显微物镜[16]的后焦点。

4、根据权利要求1或2所述的激光共焦扫描显微镜，其特征在于漫射板[4]位于靠近样品激光照明光路的光束会聚点。

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