CN112305741A

CN112305741A - 一种多焦点光学系统

Info

Publication number: CN112305741A
Application number: CN202011222114.2A
Authority: CN
Inventors: 席鹏; 张昊; 李虹瑾
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2040-11-05
Also published as: CN112305741B; CN111638594A

Abstract

本发明提供一种多焦点光学系统，其包括照明聚焦子系统和荧光探测系统，照明聚焦子系统包括发光单元、多光程单元和第一物镜；发光单元用于出射激发光至多光程单元；多光程单元用于将激发光分成至少两束主光并出射至第一物镜，不同主光束之间存在预定的光程差；第一物镜对至少两束主光进行聚焦，以得到用于照射目标物的具有多个焦点的光束，相邻焦点之间具有根据对应主光束之间的光程差确定的间距。荧光探测系统用于采集样品发出的荧光并成像。本发明与现有技术相比不仅照明范围更大更均匀，且光路系统的结构得以简化，光路光程差调控十分方便，具有广阔的应用前景。

Description

一种多焦点光学系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种多焦点光学系统。

背景技术

荧光显微镜是生命科学研究领域的一种重要工具。在生命科学研究中，往往需要对生物体感兴趣的区域进行荧光标记，该区域受到激发光的照射后，发射的荧光将包含生物体的结构和功能信息，为进一步的研究提供可能。在传统荧光显微镜系统中，纵向分辨率差于横向分辨率，且由于样品焦面上下区域同样受到激光照射，造成图像背景噪音高，信噪比低，还引入了额外的光损伤。在光片系统中，只有焦面薄薄一层被照亮，因此可以提高成像信噪比和减少光损伤，并且如果侧面照明的光片越薄，成像的纵向分辨率也能越高。但是，受到聚焦后光束分辨率和焦深不可兼得的限制，如果焦点处光片厚度越薄，焦深越短，意味着均匀照明的区域越小，也就是有效视野越小，因此存在光束厚度和照明视野不可兼得的问题。

激光加工装置是通过光学系统将激光聚焦到加工对象进行激光加工的设备。在对光学透明材料进行切割时，通常会把激光聚焦到透明材料内部一定深度，通过长时间激光照射，使得焦点附近位点发生变性，从而切割开来。如果想要更高效率和更高精度地进行切割，则需要在保持小光斑照明的同时，又能均匀长焦深照射待切割部位。然而实际情况中，聚焦光斑大小和焦深是互相受限的。

生物科学研究中，为了对选定区域成像，可以结合荧光显微与激光照射技术，光片显微荧光成像领域及激光加工领域中所使用的光学系统，照明光经过物镜聚焦后，形成具有一定焦深的光斑。分辨率的高低体现为聚焦的光斑大小，而分辨率和焦深均主要由光源波长和物镜决定，图4为高斯光束示意图，经过物镜聚焦后，高斯光束的束腰宽度和瑞利半径呈反比例关系，互相制约，光斑越大则焦深越短，焦深越长则光斑越小，故现有技术中光学系统存在着高分辨率和长焦深不可兼得的问题。

发明内容

本发明提供一种多焦点光学系统，其包括照明聚焦子系统，照明聚焦子系统包括发光单元、多光程单元和第一物镜；发光单元用于出射激发光至多光程单元；多光程单元用于将激发光分成至少两束主光并出射至第一物镜，不同主光束之间存在预定的光程差；第一物镜对至少两束主光进行聚焦，以得到用于照射目标物的具有多个焦点的光束，相邻焦点之间具有根据对应主光束之间的光程差确定的间距。

本发明与现有技术相比不仅照明范围更大更均匀，且光路系统的结构得以简化，光路光程差调控十分方便，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例一的多焦点照明光学系统结构示意图；

图2为实施例一的多焦点照明光学系统工作状态效果模拟图；

图3为实施例一的平片组示意图；

图4为高斯光束示意图；

图5为实施例一的光束经第一物镜聚焦示意图；

图6为单焦点及多焦点光场分布模拟图；

图7为实施例二的多焦点照明光学系统结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本发明能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本发明相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本发明的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本发明所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本发明的构思是将物镜会聚的光变为多焦点的光，相邻焦点之间具有预设的间距，当相邻焦点对应的主光经物镜聚焦后其瑞利半径区域相衔接或存在重合时，从物镜出射的用于照射目标物的照明光束的照明范围被增加，从而在保证分辨率的前提下增加了焦深。本发明实施例中，通过将一束光(例如高斯光)分成不同光程的光，使不同光程的光(例如高斯光)经物镜聚焦后形成具有多个聚焦位置的照射光束。

实施例一：

如图1所示为本实施例的多焦点照明光学系统，其包括照明聚焦子系统和荧光探测系统，照明聚焦子系统包括发光单元、多光程单元和第一物镜30。

发光单元包括激光光源10和准直扩束透镜组(即准直会聚透镜组)，激光光源10用于发射激发光，该激发光优选为线偏振光，波长例如可以是473nm。准直扩束透镜组位于激发光的光路上，将激发光进行准直扩束后经第三透镜13会聚到多光程单元。在一种实施例中，准直会聚透镜组包括第一透镜11和第二透镜12，第一透镜11将激发光会聚至第二透镜12，第二透镜12将该会聚后的激发光进行准直和扩束。

多光程单元位于发光单元出射的激发光的光路上，用于对会聚光束进行光程调节，使得射出的光束中能够分出不同光程的光束。本实施例中，多光程单元包括第三透镜13、作为透反装置的偏振分束器21(PBS，polarization beam splitter，或称偏振分光棱镜)、四分之一相位片23(QWP，quarter wave plate，或称四分之一波片)、平片组和第四透镜14。

第三透镜13位于准直会聚透镜组出射的光的光路上，用于将所述发光单元出射的激发光会聚至偏振分束器21，第三透镜13与第四透镜14的组合可以起到对光束进行准直的作用。

本实施例中，偏振分束器21作为透反装置将入射的光通过透射和反射分成两部分，当激光光源10发出的激发光为线偏振光时，偏振分束器21将线偏振光分成第一偏振方向的线偏振光和第二偏振方向的线偏振光，通常情况下，第一偏振方向的线偏振光和第二偏振方向的线偏振光相互垂直，偏振分束器21透过第一偏振方向的线偏振光并反射第二偏振方向的线偏振光。第一偏振方向的线偏振光用于后续照射到平片组，以使得平片组对入射光进行反射形成至少两束不同光程的主光。

四分之一相位片23位于第一偏振方向的线偏振光的光路上，即第一偏振方向的线偏振光照射到四分之一相位片23，例如第一偏振方向的线偏振光以45度的入射角入射到四分之一相位片23上，四分之一相位片23将入射的第一偏振方向的线偏振转换为圆偏振光出射。四分之一相位片23的作用在于对光束的偏振态进行控制，来自偏振分束器21的第一偏振方向的线偏振光(例如水平偏振光)经过四分之一相位片23后会变成圆偏振光朝平片组出射，来自平片组的圆偏振光再次经过四分之一相位片23后则会变成第二偏振方向的线偏振光(例如竖直偏振光)并被偏振分束器21反射。即光线要两次经过四分之一相位片23，一次由第一偏振方向变为圆偏振，一次由圆偏振变为第二偏振方向。

平片组位于四分之一相位片23出射的圆偏振光的光路上，通过对入射光进行透射和/或反射，最终形成至少两束不同光程的主光。平片组中每一层平片具有预设的厚度和透射率，每个光反射界面具有预设的反射率。如图1所示，平片组包括相叠的第一平片221和第二平片222，两平片(或称光学平片、反射平片、分光平片、玻片)采用K9玻璃，厚度均为4.2mm。本实施例中平片组中每一层平片的厚度相同。在其他的实施方式中，平片组中每一层平片也可以具有各自不完全相同的厚度。第一平片221具有第一透过率，第二平片222具有第二透过率。相叠的第一平片221和第二平片222形成三个界面，第一平片221和第二平片222和空气之间分别形成第一界面01和第三界面03，第一平片221和第二平片222相拼接，两者之间形成第二界面02，三个界面分别具有预设的反射率。如图3所示，四分之一相位片23出射的圆偏振光S0入射到平片组后，经平片组通过透射和反射后形成三束光S1、S2、S3，由图可知，三束光具有不同的光程，其两两之间的光程差可通过改变平片的厚度和材料进行调节。

三束光S1、S2、S3由平片组的第一界面01出射后合成为一束合成光，此时的光仍为圆偏振光。第一次合成光入射到四分之一相位片23上，经四分之一相位片23变换后，由圆偏振光变为线偏振光，线偏振光入射到偏振分束器21，偏振分束器21将线偏振光中的第二偏振方向的线偏振光反射至第一物镜30。

在偏振分束器21和第一物镜30之间还可以设置第四透镜14，第四透镜14用于对入射的光进行准直。

荧光探测系统用于调焦对准目标物，并对目标物进行观察和拍照/摄像，其包括相机41、筒镜42和第二物镜43。

以下详细论述系统的工作原理。

如图2所示为本实施例的光学系统工作状态效果模拟图，通过图2能够更直观地表现光线在本系统中的行进过程。激光光源10发射激发光，优选地，该激发光为水平线偏振光。第一透镜11将激发光会聚至第二透镜12，第二透镜12将该会聚后的激发光进行准直扩束并出射至第三透镜13，第三透镜13用于将该激发光会聚至偏振分束器21。

偏振分束器21具有透射第一偏振态(例如水平偏振方向)光线并反射第二偏振态(例如竖直偏振方向)光线的特性。故而，激发光经过偏振分束器21透射后，偏振分束器21透射出的是具有第一偏振方向的水平偏振光。水平偏振的激发光经过四分之一相位片23后则由线偏振光变为圆偏振光并被出射至平片组。

令偏振分束器21出射的激发光的光强为I。

第一平片221具有第一透过率t1，第二平片222具有第二透过率t2，第一平片221面向偏振分束器21的面为第一界面01且具有第一反射率r1，第一平片221与第二平片222的接触面为第二界面02且具有第二反射率r2，第二平片222背离偏振分束器21的面为第三界面03且具有第三反射率r3。一个平片的透过率以及一个界面的反射率可以通过镀膜的方法来设定。

如图3所示，偏振分束器21出射的激发光经第一界面01按第一反射率反射出第一主光(其中包括光线S1)；经第一平片221按第一透过率透射、经第二界面02按第二反射率反射、再经第一平片221按第一透过率透射从而出射第二主光(其中包括光线S2)；经第一平片221按第一透过率透射、经第二平片222按第二透过率透射、经第三界面03按第三反射率反射、再经第二平片222按第二透过率透射、再经第一平片221按第一透过率透射从而出射第三主光(其中包括光线S3)。

第一主光的光强为

I1＝I*r1 (1)

第二主光的光强为

I2＝I*t1*r2*t1 (2)

第三主光的光强为

I3＝I*t1*t2*r3*t2*t1 (3)

本实施例要求各平片透射率和各界面反射率的设置满足：从平片组出射的各束主光的光强相同或者相近。

第一平片221的透过率取值范围为70％至80％，第二平片222的透过率取值范围为55％至65％，第一界面01的反射率取值范围为20％至30％，第二界面02的反射率取值范围为35％至45％。优选地，例如本实施例中，设置第一平片221的透过率为75％，第二平片222的透过率为60％；第一界面01反射率为25％，第二界面02反射率为40％，第三界面03为镜面反射，故反射率大于99％。

则第一主光的光强为：

I1＝I*r1＝25％*I＝0.25I，

第二主光的光强为：

I2＝I*t1*r2*t1＝75％*40％*75％*I＝0.225I，

第三主光的光强为：

I3＝I*t1*t2*r3*t2*t1＝75％*60％*100％*60％*75％*I＝0.2I。

可见三束主要光束强度相当。

除了三束主要光束，作为更精细的分析，还可以考虑一路多次反射并且和第三主光具有基本相同光程的次要光束，该次要光束的光强为I3’。

该次要光束经第一平片221按第一透过率透射、经第二界面02按第二反射率反射、再经第一界面01按第一反射率反射、再经第二界面02按第二反射率反射、再经第一平片221按第一透过率透射。

故I3’＝I*t1*r2*r1*r2*t1＝75％*40％*25％*40％*75％*I＝0.0225I。

因此第三焦点强度为：

I3+I3’＝0.2225I，

可见聚焦后三个焦点分别对应的0.25I、0.225I和0.2225I三个光强值是十分接近的。

平片组出射的三束光即第一主光、第二主光和第三主光存在光程差，四分之一相位片23将由平片组反射的圆偏振光改变为第二偏振方向的线偏振光。

第一偏振方向与第二偏振方向相互垂直，偏振分束器21则将第一主光、第二主光和第三主光反射至第四透镜14。

第四透镜14将第一主光、第二主光和第三主光进行准直并出射至第一物镜30(×10，NA 0.25)。第一物镜30由透镜组组成，比一般的单透镜能提供更好的光学质量。

第一物镜30将第一主光、第二主光和第三主光聚焦至进行过荧光标记的样品50上。由于第一主光、第二主光和第三主光存在预定的光程差，故第一主光、第二主光和第三主光经第一物镜30聚焦后分别对应的焦点处于三个不同的位置，相邻焦点之间具有根据对应主光束之间的光程差确定的间距。

如图4所示为高斯光束的原理图，本实施例中，经第一物镜30聚焦后的第一主光、第二主光和第三主光均为高斯光束，即三束高斯光束。其中一束主光在第一物镜30的焦点处聚焦，另外两束主光所聚焦的焦点则偏离第一物镜30的焦点，相邻焦点对应的主光经第一物镜聚焦后其瑞利半径区域相衔接或存在重合。但本领域技术人员应当理解，三束主光(以及其他实施方式中超过三束的多束主光)在空间尺度上差距是非常小的。以光束是否均匀作为判断标准，本实施例优选地以在第一物镜30的焦点处聚焦的那束主光作为参考高斯光束，经第一物镜30聚焦后形成的照明光束在其宽度小于

范围内的照明长度即为照明FOV(Field of View，视场)。如图4所示，对于高斯光束，光束在其宽度小于

范围内的照明长度，即图中2Z_R之间的那段光束的长度即为照明FOV。

如图5所示，图5(a)中，第一主光单独经过第一物镜30聚焦后，其焦点为P1，瑞利半径为Z_R1，照明范围即照明FOV为2Z_R1；图5(b)中，第二主光单独经过第一物镜30聚焦后，其焦点为P2，瑞利半径为Z_R2，照明FOV为2Z_R2。焦点P1与焦点P2即存在一定距离，但这个距离非常小，图5(c)中，第一主光和第二主光的合光经过第一物镜30聚焦后，实际得到的FOV为L，则L>2Z_R1且L>2Z_R2。图5只是为便于理解故只画出了第一主光和第二主光，本领域技术人员在采用本实施例的系统时，还应当将第三主光也进行分析，从而可知系统最终所能达到的照明FOV将大于L。本领域技术人员应当理解，在实际光路中，Z_R1与Z_R2差距不大，图5只是为便于看图和分析而绘制成了两束差别较大的光束。

关于第一物镜30将多束主光聚焦到不同焦点的原理，需要说明的是，光束经过一对透镜(本实施例具体指第三透镜13和第四透镜14)后入射到第一物镜30，通过第一物镜30聚焦到样品。通过控制两个透镜之间的距离，可以调节出射光的发散情况，如果出射光是平行光，那么入射到第一物镜30上将聚焦到第一物镜30的焦点位置；如果出射光轻微发散或者汇聚，那么经过第一物镜30聚焦的位置就会轻微偏离焦点。对于出射光由多束主光组成的情形，采用调节各光束光程的方案可以控制各光束的发散、汇聚或者平行的程度，控制这束光在两个透镜间的光程。理论上，平行光入射，如果在透镜间光程等于两个透镜焦距，那么出射的将也是平行光。如果光程略小于这个距离，出射光束会轻微发散，在经过第一物镜30聚焦的位置会比第一物镜30焦点位置稍微远一点；如果光程略大于这个距离，出射光会轻微汇聚，经过第一物镜30聚焦的位置会比第一物镜30焦距稍微近一点。本实施例中三束主光由于存在光程差，故三束主光的光程与两个透镜焦距相比存在不同的距离差(例如第一主光光程与两个透镜焦距相差d1的距离，第二主光光程与两个透镜焦距相差d2的距离，第三主光光程与两个透镜焦距相差d3的距离，则d1、d2、d3的值不同)，故三束主光经第一物镜30聚焦后焦点位置也不相同。

本实施例中，可以选择第三透镜13的焦距f为100mm，第四透镜14的焦距f为150mm。

筒镜42用于将透过第二物镜43的荧光聚焦至相机41，相机41利用采集的荧光并成像。

本实施例的多焦点光学系统，通过控制各平片的厚度和材料，可控制三束主光光程差，从而控制经物镜聚焦后的三束主光的焦点间距，进而三束主光叠加得到理想的照明视野。例如，对于激光光源发出的波长为473nm的激发光，控制平片厚度为4.2mm，从而控制经物镜聚焦后的焦点间距在65μm左右，进而叠加得到约260μm均匀照明视野。平片厚度和焦点距离之间的关系，与光学系统具体参数设定有关，通过zemax模拟可以得到更为精细的结果。

在zemax中设置不同折射率的平片厚度，可以得知焦点位置的改变

本实施例中平片组为两层平片，本领域技术人员应当理解，在实际应用中，平片组中可以是任意层数的平片。

例如，在另一种实施方式中，平片组只包括第一平片，其具有第一透过率t1，其面向偏振分束器的面为第一界面且具有第一反射率r1，其背离偏振分束器的面为第二界面且具有第二反射率r2。

偏振分束器出射的激发光经第一界面按第一反射率反射出第一主光；经第一平片按第一透过率透射、经第二界面按第二反射率反射、再经第一平片按第一透过率透射从而平片组出射第二主光。第一主光的光强为

I1＝I*r1 (1)

第二主光的光强为

I2＝I*t1*r2*t1 (2)

或者例如，在另一种实施方式中，平片组包括依次相叠的第一平片至第N平片，其中，N>2。第一平片至第N平片分别具有第一透过率、第二透过率至第N透过率，第一平片221面向偏振分束器21的面为第一界面且具有第一反射率，第一平片与第二平片的接触面为第二界面且具有第二反射率…第N-1平片与第N平片的接触面为第N界面且具有第N反射率，第N平片背离偏振分束器的面为第N+1界面且具有第N+1反射率。

平片是一种得到多光程的方法，在本发明中，即通过平片来控制光程，控制平片的数量，可以得到多个界面，界面反射改变光程，获取多光程，从而获取多个焦点，主光的光束数量由光程差的数量决定。一层平片对应2个反射界面，对应2束主光以及形成2个焦点；两层平片对应3个反射界面，对应3束主光以及形成3个焦点；三层平片对应4个反射界面，对应4束主光以及形成4个焦点；以此类推。

偏振分束器出射的激发光经第一界面按第一反射率反射出第一主光；经第一平片按第一透过率透射、经第二界面按第二反射率反射、再经第一平片按第一透过率透射从而出射第二主光。经第一平片按第一透过率透射、经第二平片按第二透过率透射、经第三界面按第三反射率反射、再经第二平片按第二透过率透射、再经第一平片按第一透过率透射从而出射第三主光…经各层平片按各自透过率透射、经第N+1界面按第N+1反射率反射、再经各层平片按各自透过率透射从而出射第N+1主光。

如图6所示，采用数值孔径NA＝0.1、波长为532nm的光源进行模拟得到多路高斯光束聚焦后、多个焦点叠加后照明光场的分布，其中，第一物镜折射率n为1.33。光束中心部分宽度为

边缘宽度为

光束叠加后，光束厚度小于6.36μm的部分为有效视野。可知单焦点形成的均匀照明范围即FOV为60μm；当焦点间距约114μm时，双焦点形成的照明FOV约100μm；当三焦点各焦点间距均约96μm时，三焦点形成的照明FOV约125μm；当四焦点各焦点间距均约78μm时，四焦点形成的照明FOV约135μm；当五焦点各焦点间距均约66μm时，五焦点形成的照明FOV约140μm。

实施例二：

如图7所示，本实施例的多焦点光学系统包括发光单元、多光程单元、第一物镜30和荧光探测系统。发光单元包括激光光源10。多光程单元包括第三透镜13、偏振分束器21、四分之一相位片23、平片组和第四透镜14，平片组包括相叠的第一平片221和第二平片222。荧光探测系统包括相机41、筒镜42和第二物镜43。

本实施例与实施例一的区别在于，激光光源直接发出光束直径符合系统要求且准直特性良好的激发光，故无需增设准直扩束透镜对。

本实施例的其它技术方案与实施例一相同，故不再赘述。

本发明在常规光片照明系统基础上，将设计的光学组件加入到一对准直透镜中间，进而实现对光程的调节。通过设计每个平片组的厚度来精确控制经物镜聚焦后的各个焦点的距离，经照明物镜汇聚后，多光束的焦点互相错开，且通过多束光的叠加，能获得等效均匀的长焦深，从而获得更长的照明范围。通过设计平片的反射率来控制各个焦点对应光束的强度，从而获得更均匀的多焦点照明。本发明与现有技术相比不仅照明范围更大更均匀，且光路系统的结构得以简化，光路光程差调控十分方便，系统成本降低，扫描时间缩短，具有广阔的应用前景。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种多焦点光学系统，包括照明聚焦子系统，其特征在于，所述照明聚焦子系统包括发光单元、多光程单元和第一物镜(30)；

所述发光单元用于出射激发光至所述多光程单元；

所述多光程单元用于将激发光分成至少两束主光并出射至所述第一物镜，不同主光束之间存在预定的光程差；

所述第一物镜对至少两束主光进行聚焦，以得到用于照射目标物的具有多个焦点的光束，相邻焦点之间具有根据对应主光束之间的光程差确定的间距。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述多光程单元包括透反装置(21)和平片组；

所述平片组包括至少一层平片，所述至少一层平片的介质界面形成至少两个光反射界面，以对入射光形成至少两束的反射光；

所述透反装置位于发光单元出射的激发光和平片组之间的光路上，所述透反装置用于将激发光至少透射部分至平片组，以使得平片组对入射光进行反射形成至少两束不同光程的主光，所述透反装置还用于将来自所述平片组的至少两束主光反射至所述第一物镜。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述平片组包括第一平片，其具有第一透过率，其面向所述透反装置的面为第一界面且具有第一反射率，其背离所述透反装置的面为第二界面且具有第二反射率；

或者，所述平片组包括相叠的第一平片(221)和第二平片(222)，所述第一平片具有第一透过率，所述第二平片具有第二透过率，所述第一平片面向所述透反装置的面为第一界面(01)且具有第一反射率，所述第一平片与所述第二平片的接触面为第二界面(02)且具有第二反射率，所述第二平片背离所述透反装置的面为第三界面(03)且具有第三反射率；

或者，所述平片组包括依次相叠的第一平片至第N平片，所述第一平片至第N平片分别具有第一透过率至第N透过率，所述第一平片面向所述透反装置的面为第一界面且具有第一反射率，所述第一平片与所述第二平片的接触面为第二界面且具有第二反射率…所述第N-1平片与所述第N平片的接触面为第N界面且具有第N反射率，所述第N平片背离所述透反装置的面为第N+1界面且具有第N+1反射率；其中，N≥2。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述平片组中每一层平片具有预设的厚度和透射率，每个光反射界面具有预设的反射率。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，可以通过调节平片反射率和透过率来调节多焦点强度；如果要获取均匀的焦点强度，可以设置如下：

所述第一平片的透过率为70％至80％，优选75％；

第二平片的透过率为55％至65％，优选60％；

所述第一界面反射率为20％至30％，优选25％；

第二界面反射率为35％至45％，优选40％；

第三界面可采用镜面，反射率大于99％。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述发光单元发出的激发光为线偏振光，所述透反装置为偏振分束器，用于透射具有第一偏振方向的线偏振光和反射具有第二偏振方向的线偏振光；

所述偏振分束器和所述平片组之间还设置有四分之一相位片(23)，所述四分之一相位片用于将来自所述偏振分束器的第一偏振方向的线偏振光改变为圆偏振光，并将圆偏振光出射到平片组，所述四分之一相位片还用于将由所述平片组反射的圆偏振光改变为第二偏振方向的线偏振光，以使得第二偏振方向的线偏振光入射到偏振分束器时可被偏振分束器反射至第一物镜。

7.如权利要求2-6任一项所述的系统，其特征在于，

所述发光单元包括激光光源(10)和准直扩束透镜组；所述激光光源用于发射激发光，所述准直扩束透镜组用于将激发光进行准直扩束；

所述多光程单元还包括第三透镜(13)和第四透镜(14)，所述第三透镜设置于所述发光单元与所述透反装置之间的光路上，所述第四透镜设置于所述透反装置与所述第一物镜之间的光路上；所述第三透镜用于将所述发光单元出射的激发光会聚至所述透反装置，所述第四透镜用于将所述透反装置反射的光束进行准直并出射至所述第一物镜。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述准直扩束透镜组包括第一透镜(11)和第二透镜(12)；

所述第一透镜用于将激发光会聚至所述第二透镜，所述第二透镜用于将该会聚后的激发光进行准直扩束并出射。

9.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，相邻焦点对应的主光经第一物镜聚焦后其瑞利半径区域相衔接或存在重合。

10.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，

还包括荧光探测系统；

所述第一物镜用于将至少两束主光聚焦至进行过荧光标记的样品(50)上；所述荧光探测系统用于采集样品发出的荧光并成像。