CN112162394A - 反射式共聚焦成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式共聚焦成像装置，包括：物镜、第一透镜、1/4波片、第二透镜、高速扫描振镜、分光棱镜、激光器、第三透镜、针孔、第四透镜、光电倍增管以及计算机；所述激光器发出的激光经所述分光棱镜反射至所述高速扫描振镜，然后依次通过所述第二透镜、1/4波片、第一透镜、物镜后照射到样品上，样品的反射光原路返回至所述分光棱镜，反射光透射所述分光棱镜后再依次通过所述第三透镜、针孔、第四透镜后到达所述光电倍增管，所述光电倍增管将采集的反射光信号传输至所述计算机中进行成像。本发明的反射式共聚焦成像装置，各元件布置紧凑，结构简单，体积小，使用方便，能用于皮肤病的观测。

Description

反射式共聚焦成像装置

技术领域

本发明涉及共聚焦成像领域，特别涉及一种反射式共聚焦成像装置。

背景技术

激光扫描共聚焦显微镜是二十世纪80年代发展起来的一项具有划时代意义的高科技产品，它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置，利用计算机进行图像处理，把光学成像的分辨率提高了30％--40％，在形态学，分子生物学，神经科学，药理学，遗传学等领域中成为新一代强有力的研究工具。在各大院校，研究所，医院都有应用。

反射式共聚焦成像装置选择激光作为光源，单色性好，波长固定。基于共聚焦成像原理，精密针孔滤掉杂散光，只有样品焦平面上的点参与成像，具有分辨率高，图像清晰的特点，可以用来观测皮肤病发生、发展、疗效及其皮损情况。与传统病理活检相比，它具有无创无痛、病人舒适度高以及检查迅速等优点，因而得到了广泛应用。但现在的反射式共聚焦成像装置普遍存在结构复杂、设备体积大等缺陷，使用不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种反射式共聚焦成像装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种反射式共聚焦成像装置，包括：物镜、第一透镜、1/4波片、第二透镜、高速扫描振镜、分光棱镜、激光器、第三透镜、针孔、第四透镜、光电倍增管以及计算机；

所述激光器发出的激光经所述分光棱镜反射至所述高速扫描振镜，然后依次通过所述第二透镜、1/4波片、第一透镜、物镜后照射到样品上，样品的反射光原路返回至所述分光棱镜，反射光透射所述分光棱镜后再依次通过所述第三透镜、针孔、第四透镜后到达所述光电倍增管，所述光电倍增管将采集的反射光信号传输至所述计算机中进行成像。

优选的是，还包括光学平台，所述物镜通过多维调整机构安装在所述光学平台上；

所述多维调整机构包括固接在所述光学平台上的三维调整架以及设置在所述三维调整架上的角度调节机构，所述物镜安装在所述角度调节机构上。

优选的是，所述三维调整架包括底座、可沿X方向滑动设置在所述底座上的X滑台、设置在所述底座上的用于带动所述X滑台移动的X调节微分头、可沿Y方向滑动设置在所述X滑台上的Y滑台、设置在所述X滑台上的用于带动所述Y滑台移动的Y调节微分头、设置在所述Y滑台上的Z向安装板、可沿Z方向滑动设置在安装板上的Z滑台以及用于带动所述Z滑台移动的Z调节微分头。

优选的是，所述Z向安装板上开设有Z向滑槽，所述Z调节微分头通过一安装滑块连接在所述Z滑台上，所述安装滑块的第一端上开设有供所述Z调节微分头插入的安装孔，所述述安装滑块的第二端穿过所述Z向滑槽与所述Z滑台连接；

所述Y滑台上设置有顶块，所述Z调节微分头的螺纹轴套设置在所述安装孔内，所述Z调节微分头的螺杆的下端与所述顶块的上表面顶压。

优选的是，所述Z向滑槽内沿Z向设置有与所述Z向滑槽的内壁连接的导向杆，所述安装滑块的第二端上开设有供所述导向杆穿过的导向滑孔。

优选的是，所述安装滑块的第二端的上表面开设有第一弹簧孔，所述第一弹簧孔内设置有第一预紧弹簧；所述Z向滑槽的上部内壁上开设有第二弹簧孔，所述第一预紧弹簧的两端分别设置在所述第一弹簧孔和第二弹簧孔内。

优选的是，所述安装滑块的第二端的两侧外壁上设置有若干安装槽，所述安装槽内通过转轴枢接有滚轮，所述滚轮用于与所述Z向滑槽的两侧内壁接触。

优选的是，所述Z滑台上连接有水平安装板，所述角度调节机构包括固接在所述水平安装板上的L型调节基座、通过铰链与所述L型调节基座的转角位置连接的镜片安装座以及设置在所述L型调节基座上的若干调节螺钉，所述物镜设置在所述镜片安装座上。

优选的是，所述调节螺钉包括螺纹连接在所述L型调节基座的第一端的第一调节螺钉和螺纹连接在所述L型调节基座的第二端的第二调节螺钉；

所述第一调节螺钉和第二调节螺钉的末端均设置有顶球，所述镜片安装座上开设有供所述顶球配合插入的顶球槽。

优选的是，所述第一调节螺钉和第二调节螺钉的末端均套设有与所述L型调节基座连接的安装套，所述顶球穿过所述安装套伸入所述顶球槽内，所述安装套和所述镜片安装座之间连接有第二预紧弹簧。

本发明的有益效果是：

本发明的反射式共聚焦成像装置，各元件布置紧凑，结构简单，体积小，使用方便，能用于皮肤病的观测；

本发明通过设置多维调整机构可方便实现物镜的三维位置和多个角度的调节，以便于调节物镜的位置和角度，以使其出射的激光聚焦至样品，操作便利。

附图说明

图1为本发明的实施例中的反射式共聚焦成像装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例中的反射式共聚焦成像装置的光学元件的结构示意图；

图3为本发明的实施例中的多维调整机构的结构示意图；

图4为本发明的实施例中的多维调整机构的另一个视角的结构示意图；

图5为本发明的实施例中的Z滑台的结构示意图；

图6为本发明的实施例中的安装滑块的结构示意图；

图7为本发明的实施例中的角度调节机构的结构示意图；

图8为本发明的实施例中的角度调节机构的局部剖视结构示意图。

附图标记说明：

1—物镜；2—第一透镜；3—1/4波片；4—第二透镜；5—高速扫描振镜；6—分光棱镜；7—激光器；8—第三透镜；9—针孔；10—第四透镜；11—光电倍增管；12—计算机；13—光学平台；14—多维调整机构；

15—三维调整架；150—底座；151—X滑台；152—X调节微分头；153—Y滑台；154—Y调节微分头；155—Z向安装板；156—Z滑台；157—Z调节微分头；158—Z向滑槽；159—安装滑块；1530—顶块；1560—水平安装板；1570—螺纹轴套；1571—螺杆；1580—导向杆；1590—安装滑块的第一端；1591—安装滑块的第二端；1592—导向滑孔；1593—第一弹簧孔；1594—安装槽；1595—转轴；1596—滚轮；1597—安装孔；

16—角度调节机构；160—L型调节基座；161—镜片安装座；162—第一调节螺钉；163—第二调节螺钉；164—顶球；165—第二预紧弹簧；166—铰链；167—安装套；1600—L型调节基座的第一端；1601—L型调节基座的第二端；1610—顶球槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1-2所示，本实施例的一种反射式共聚焦成像装置，包括：物镜1、第一透镜2、1/4波片3、第二透镜4、高速扫描振镜5、分光棱镜6、激光器7、第三透镜8、针孔9、第四透镜10、光电倍增管11、用于安装上述各光学元件的光学平台13以及计算机12；

激光器7发出的激光经分光棱镜6反射至高速扫描振镜5，然后依次通过第二透镜4、1/4波片3、第一透镜2、物镜1后照射到样品上，样品的反射光原路返回至分光棱镜6，反射光透射分光棱镜6后再依次通过第三透镜8、针孔9、第四透镜10后到达光电倍增管11，光电倍增管11将采集的反射光信号传输至计算机12中进行成像。

在一种实施例中，物镜1、第一透镜2、1/4波片3、第二透镜4、分光棱镜6、激光器7、第三透镜8、针孔9、第四透镜10均通过常规的调整架(本实施例中选择常规现有产品即可，不做详细描述)安装在光学平台13上，利用调整架对各个光学元件进行位置和/或角度调节，以满足光路需求。

在一种实施例中，以皮肤作为样品，通过该反射式共聚焦成像装置进行成像，工作过程为：使皮肤置于物镜1前端，打开激光器7，调节到安全范围，控制高速扫描振镜5和光电倍增管11工作，激光器7发出的激光经分光棱镜6反射至高速扫描振镜5，然后依次通过第二透镜4、1/4波片3、第一透镜2、物镜1后照射到皮肤上，通过调整用于安装物镜1的调整架使得物镜1出射的激光聚焦在皮肤上；皮肤发出的反射光原路返回(依次经过物镜1、第一透镜2、1/4波片3、第二透镜4、高速扫描振镜5)至分光棱镜6，反射光透射分光棱镜6后再依次通过第三透镜8、针孔9、第四透镜10后到达光电倍增管11，光电倍增管11将采集的反射光信号传输至计算机12中进行反射成像，从而可对皮肤病发生、发展、疗效及其皮损情况。在一种实施例中，通过计算机12控制激光器7、高速扫描振镜5、光电倍增管11同步工作，可实现实时成像；还可通过控制高速扫描振镜5的输入参数来调节成像速度、成像视野大小。

实施例2

为使物镜1出射的激光聚焦至样品上，用于安装物镜1的调整架需具备位置及角度调节功能，本实施例中通过采用多维调整机构14可方便实现物镜1的三维位置和多个角度的调节，以便于装置的使用。

参照图3-8，本实施例中，物镜1通过多维调整机构14安装在光学平台13上；多维调整机构14包括固接在光学平台13上的三维调整架15以及设置在三维调整架15上的角度调节机构16，物镜1安装在角度调节机构16上。

三维调整架15包括底座150、可沿X方向滑动设置在底座150上的X滑台151、设置在底座150上的用于带动X滑台151移动的X调节微分头152、可沿Y方向滑动设置在X滑台151上的Y滑台153、设置在X滑台151上的用于带动Y滑台153移动的Y调节微分头154、设置在Y滑台153上的Z向安装板155、可沿Z方向滑动设置在安装板上的Z滑台156以及用于带动Z滑台156移动的Z调节微分头157。

Z向安装板155上开设有Z向滑槽158，Z调节微分头157通过一安装滑块159连接在Z滑台156上，安装滑块159的第一端1590上开设有供Z调节微分头157插入的安装孔1597，述安装滑块159的第二端1591穿过Z向滑槽158与Z滑台156连接；Y滑台153上设置有顶块1530，Z调节微分头157的螺纹轴套1570设置在安装孔1597内，Z调节微分头157的螺杆1571的下端与顶块1530的上表面顶压。

本实施例中，通过旋转X调节微分头152，利用X调节微分头152的螺杆1571顶推X滑台151上的挡板，使得X滑台151可在底座150上滑动，X滑台151的反向复位则通过X滑台151与底座150之间的拉簧实现。Y滑台153在X滑台151上的滑动与X滑台151在底座150上的滑动原理相同，且均采用常规的产品即可，故不再赘述。本实施例中，实际是通过常规的二维位移台实现X、Y方向的移动调节。

本实施例中，通过X滑台151、Y滑台153即可实现角度调节机构16整体的X、Y方向的位置调节，而Z方向位置调节的原理为：参照图5，通过旋转Z调节微分头157，利用Z调节微分头157的螺杆1571顶压顶块1530，从而可使Z滑台156相对Z向安装板155向上滑动；反向旋转Z调节微分头157时，借助重力作用，可使Z滑台156相对Z向安装板155向下滑动，从而可实现角度调节机构16整体在Z方向的位置调节。

在优选的实施例中，Z向滑槽158内沿Z向设置有与Z向滑槽158的内壁连接的导向杆1580，安装滑块159的第二端1591上开设有供导向杆1580穿过的导向滑孔1592。通过导向滑孔1592与导向杆1580的配合，能保证Z滑台156沿直线相对Z向安装板155滑动，且能提高相对滑动的稳定性。

在优选的实施例中，安装滑块159的第二端1591的上表面开设有第一弹簧孔1593，第一弹簧孔1593内设置有第一预紧弹簧；Z向滑槽158的上部内壁上开设有第二弹簧孔，第一预紧弹簧的两端分别设置在第一弹簧孔1593和第二弹簧孔内。第一预紧弹簧为压簧，对安装滑块159具有向下的弹力作用，一方面使得安装滑块159在Z调节微分头157的螺杆1571和第一预紧弹簧的弹力的配合下，保持紧绷状态，从而提高稳定性；另一方面，向下的弹力作用能提供安装滑块159向下运动的回程力，与重力共同作用，保证安装滑块159、Z滑台156能顺利向下滑动。

在优选的实施例中，安装滑块159的第二端1591的两侧外壁上设置有若干安装槽1594，安装槽1594内通过转轴1595枢接有滚轮1596，滚轮1596用于与Z向滑槽158的两侧内壁接触。安装滑块159在滑动过程中通过滚轮1596与安装槽1594内壁接触，既能减小摩擦力，又能进一步保证安装滑块159顺利沿Z方向上下滑动。

本实施例中，Z滑台156上连接有水平安装板1560，角度调节机构16包括固接在水平安装板1560上的L型调节基座160、通过铰链166与L型调节基座160的转角位置连接的镜片安装座161以及设置在L型调节基座160上的若干调节螺钉，物镜1设置在镜片安装座161上。调节螺钉包括螺纹连接在L型调节基座160的第一端1600的第一调节螺钉162和螺纹连接在L型调节基座160的第二端1601的第二调节螺钉163；第一调节螺钉162和第二调节螺钉163的末端均设置有顶球164，镜片安装座161上开设有供顶球164配合插入的顶球槽1610。

镜片安装座161通过铰链166与L型调节基座160的中部转角连接，从而使得镜片安装座161可相对L型调节基座160绕铰链166进行一定范围的转动，利用第一调节螺钉162和第二调节螺钉163对镜片安装座161的两个角进行顶压，使得镜片安装座161可绕铰链166沿不同的方向进行转动，从而可调节镜片安装座161的角度，实现镜片安装座161上安装的物镜1的角度调节。

参照图7，例如，当旋转第一调节螺钉162朝向镜片安装座161方向移动(第二调节螺钉163不动)，顶压镜片安装座161的左上角时，使得镜片安装座161绕Z轴且朝向X轴正方向转动；当旋转第二调节螺钉163朝向镜片安装座161方向移动(第一调节螺钉162不动)，顶压镜片安装座161的左上角时，使得镜片安装座161绕Z轴且朝向X轴负方向转动。

在优选的实施例中，第一调节螺钉162和第二调节螺钉163的末端均套设有与L型调节基座160连接的安装套167，顶球164穿过安装套167伸入顶球槽1610内，安装套167和镜片安装座161之间连接有第二预紧弹簧165。第二预紧弹簧165对镜片安装座161具有拉力作用，一方面提供镜片安装座161的回程动力，另一方面使得顶球164和顶球槽1610之间保持紧贴，可提高镜片安装座161在L型调节基座160上的安装稳定性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种反射式共聚焦成像装置，其特征在于，包括：物镜、第一透镜、1/4波片、第二透镜、高速扫描振镜、分光棱镜、激光器、第三透镜、针孔、第四透镜、光电倍增管以及计算机；

所述激光器发出的激光经所述分光棱镜反射至所述高速扫描振镜，然后依次通过所述第二透镜、1/4波片、第一透镜、物镜后照射到样品上，样品的反射光原路返回至所述分光棱镜，反射光透射所述分光棱镜后再依次通过所述第三透镜、针孔、第四透镜后到达所述光电倍增管，所述光电倍增管将采集的反射光信号传输至所述计算机中进行成像。

2.根据权利要求1所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，还包括光学平台，所述物镜通过多维调整机构安装在所述光学平台上；

所述多维调整机构包括固接在所述光学平台上的三维调整架以及设置在所述三维调整架上的角度调节机构，所述物镜安装在所述角度调节机构上。

3.根据权利要求2所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述三维调整架包括底座、可沿X方向滑动设置在所述底座上的X滑台、设置在所述底座上的用于带动所述X滑台移动的X调节微分头、可沿Y方向滑动设置在所述X滑台上的Y滑台、设置在所述X滑台上的用于带动所述Y滑台移动的Y调节微分头、设置在所述Y滑台上的Z向安装板、可沿Z方向滑动设置在安装板上的Z滑台以及用于带动所述Z滑台移动的Z调节微分头。

4.根据权利要求3所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述Z向安装板上开设有Z向滑槽，所述Z调节微分头通过一安装滑块连接在所述Z滑台上，所述安装滑块的第一端上开设有供所述Z调节微分头插入的安装孔，所述述安装滑块的第二端穿过所述Z向滑槽与所述Z滑台连接；

所述Y滑台上设置有顶块，所述Z调节微分头的螺纹轴套设置在所述安装孔内，所述Z调节微分头的螺杆的下端与所述顶块的上表面顶压。

5.根据权利要求4所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述Z向滑槽内沿Z向设置有与所述Z向滑槽的内壁连接的导向杆，所述安装滑块的第二端上开设有供所述导向杆穿过的导向滑孔。

6.根据权利要求4所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述安装滑块的第二端的上表面开设有第一弹簧孔，所述第一弹簧孔内设置有第一预紧弹簧；所述Z向滑槽的上部内壁上开设有第二弹簧孔，所述第一预紧弹簧的两端分别设置在所述第一弹簧孔和第二弹簧孔内。

7.根据权利要求4所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述安装滑块的第二端的两侧外壁上设置有若干安装槽，所述安装槽内通过转轴枢接有滚轮，所述滚轮用于与所述Z向滑槽的两侧内壁接触。

8.根据权利要求3所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述Z滑台上连接有水平安装板，所述角度调节机构包括固接在所述水平安装板上的L型调节基座、通过铰链与所述L型调节基座的转角位置连接的镜片安装座以及设置在所述L型调节基座上的若干调节螺钉，所述物镜设置在所述镜片安装座上。

9.根据权利要求8所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述调节螺钉包括螺纹连接在所述L型调节基座的第一端的第一调节螺钉和螺纹连接在所述L型调节基座的第二端的第二调节螺钉；

所述第一调节螺钉和第二调节螺钉的末端均设置有顶球，所述镜片安装座上开设有供所述顶球配合插入的顶球槽。

10.根据权利要求9所述的反射式共聚焦成像装置，其特征在于，所述第一调节螺钉和第二调节螺钉的末端均套设有与所述L型调节基座连接的安装套，所述顶球穿过所述安装套伸入所述顶球槽内，所述安装套和所述镜片安装座之间连接有第二预紧弹簧。

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