CN112986200B - 一种光程调节装置及光片扫描成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光程调节装置及光片扫描成像系统，所述光程调节装置包括周期性旋转的光学圆盘透镜，所述光学圆盘透镜按照半径区域划分为多个环形轨道，其中每一个环形轨道内具有预设数量的周期，每一周期内光学圆盘透镜的厚度在预设的厚度范围按照预设的梯度变化；所述光学圆盘透镜具有光透过面和光反射面，其中光反射面与旋转轴垂直。所述光学圆盘透镜具有多种不同的结构，满足不同生物样本的成像需求。所述光片扫描成像系统，包括光程调节装置；工作时，随着其中光学圆盘透镜周期性旋转，光片扫描成像系统产生的高斯光片在光轴方向进行周期性运动，提升高斯光片轴向分辨率和有效视场角。
Description
技术领域
本发明属于生物医学显微成像技术领域，更具体地，涉及一种光程调节装置及光片扫描成像系统。
背景技术
光片照明显微技术已作为一种成像的新方法，在国际范围内获得了各类研究人员的广泛关注。该技术是一种将普通高斯激光光束产生一个光束薄片照射到样本侧面激发荧光，在垂直于光片的方向上通过连接CCD或sCMOS探测器的显微物镜来获取照明层面荧光图像的光片照明显微技术，是二十一世纪一种新兴的前沿成像方法，相比传统的落射荧光显微技术，光片照明显微技术具有光毒性小、高时空分辨率、高通量兼备的特点，进而使得对生物体的三维、动态全景观察成为可能。
光片显微成像系统以它高轴向分辨率、较高通量以及低光漂白等特点，在生物医学成像领域中得到了广泛的关注。光片荧光显微技术是一种区域选择激发类型的荧光显微方法，在光片荧光显微镜中，照明光路和探测光路是互相垂直的，激发光经过照明光路整形后汇聚到入射的样本上，在附近很小的区域内形成片状激发光，利用这种片状光可以选择激发样品的不同层，探测物镜放置在片状光传播方向的垂直面来手机生物样品产生的荧光，探测光路和传统荧光显微镜类似，通过与反馈装置相结合，可以对厚生物样品内任意深度的荧光分子进行追踪。
随着大量应用研究的开展，更多对光片显微镜的挑战和问题也被相继提出。其中高斯光片的能量利用率较高，应用较广。高斯光片轴向分辨率等于激发物镜产生的光片与接收物镜的轴向点扩散函数的乘积，因此光片厚度越薄，轴向分辨率越高；厚度越厚，轴向分辨率越低。但同时，光片厚度保持相对薄的长度也决定了成像视场的大小，由于高斯型光束的截面半径轨迹为双曲线，厚度保持相对薄的区域很有限，要想光片薄，那么光片长度就较短；要想有更大的视场，则意味着更厚的光片及轴向分辨率的下降。因此，高斯光片显微镜的分辨率和视场存在矛盾。
因此，为了协调高斯光片显微成像高分辨率和大视场之间的矛盾，将光片沿传播方向进行扫描成为了一种主流的技术手段。目前将光片沿传播方向扫描有使用ETL、音圈电机驱动透镜等方式，但是这些方式产生的光片成像通量低；另外，不同的生物样本有不同的成像需求，单一的扫描方式无法满足不同的需求；由于需要驱动光片运动，导致成像系统需要大量元件，系统结构复杂，集成困难。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光程调节装置及光片扫描成像系统，其目的在于解决现有光片成像通量低，以及单一的扫描方式无法满足不同样本的成像需求和成像系统结构复杂的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于光片扫描成像系统的光程调节装置，包括周期性旋转的光学圆盘透镜，所述光学圆盘透镜按照半径区域划分为多个环形轨道，其中每一个环形轨道内具有预设数量的周期，每一周期内光学圆盘透镜的厚度在预设的厚度范围按照预设的梯度变化；
工作时，调整所述光学圆盘透镜的预设环形轨道处于光片扫描成像系统照明光路中，随着周期性旋转，光学圆盘透镜处于光路中的部分的厚度按照预设的规律变化从而调节光程。
按照本发明的另一方面，提供了一种用于光片扫描成像系统的光程调节装置，包括周期性旋转的光学圆盘透镜，所述光学圆盘透镜的厚度沿圆周方向在环形轨道内按照预设的梯度变化，所述光学圆盘透镜具有光透过面和光反射面，其中光反射面与旋转轴垂直；
工作时，所述光学圆盘透镜处于光片扫描成像系统照明光路中，照明光从光透过面透射，在光反射面发生反射；所述光学圆盘透镜旋转时，光反射面处于照明光路中的位置不变，而光透过面处于照明光路中的光程按照预设规律变化从而调节光程。
优选地，所述光学圆盘透镜沿圆周方向在环形轨道内具有偶数个周期，相邻周期的厚度梯度变化方向相反。
优选地，所述光学圆盘透镜在环形轨道内具有多个周期。
优选地，所述光程调节装置包括用于驱动光学圆盘透镜转动的旋转伺服电机，所述光学圆盘透镜通过在其中间通孔与旋转伺服电机轴孔配合，优选采用胀紧套固定。
优选地，所述光程调节装置包括用于驱动光学圆盘透镜转动的旋转伺服电机和二维位移台，所述光学圆盘透镜通过在其中间通孔与旋转伺服电机轴孔配合，所述旋转伺服电机固定在二维位移台上；所述二维位移台用于带动所述光学圆盘透镜在水平面内移动。
按照本发明的又一方面，提供了一种光片扫描成像系统，包括用于光片扫描成像系统的光程调节装置。
优选地，所述光片扫描成像系统还包括以下模块：整形单元、高斯光片产生单元、同步探测成像单元；
所述整形单元，用于将激光器发出的大发散角基模光准直成近似平行的高斯光束，再经过整形扩束，最后将扩束后的高斯光束聚焦至光程调节装置；
所述光程调节装置，用于将整形单元发射的聚焦至光学圆盘透镜边沿处的高斯光束，跟随光学圆盘透镜高速转动，产生沿光束传播方向进行周期性运动的高斯光束，并将高斯光束送入高斯光片产生单元；
所述高斯光片产生单元，用于将高斯光束在一个维度进行窄束后，产生发散角大的超薄高斯光片；
所述同步探测成像单元，用于收集高斯光片激发生物样本产生的荧光，并同步采集成像。
优选地，所述光学圆盘透镜具有光透过面和光反射面，其中光反射面与旋转轴垂直；所述整形单元内包含偏振分光棱镜和复用的物镜，用于将反射回来的高斯光束反射送入高斯光片产生单元。
优选地，所述同步探测成像单元包含sCMOS相机，所述sCMOS相机电子狭缝与高斯光片同步运动采集成像。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的光学圆盘透镜，应用于光片扫描成像系统的光程调节装置中，具有多环形轨道、预设数量周期的结构，能满足不同生物样本的不同成像需求；
(2)本发明提供的光学圆盘透镜，在环形轨道内厚度按照预设的梯度变化，随着周期性旋转，在光路中可以改变光束焦点位置，而实现光束的运动；
(3)本发明提供的光片扫描成像系统，通过光学圆盘透镜的厚度变化，随着光学圆盘透镜转动，生成的高斯光片在光轴方向进行周期性运动，提升了轴向分辨率和有效视场角；
(4)本发明提供的光片扫描成像系统，其中光学圆盘透镜在环形轨道内具有多个周期，每个周期内厚度变化，随着光学圆盘透镜转动加大了单位时间内厚度变化的速率，提升了照明光的焦点位置移动速度，从而提升样品成像的通量；
(5)本发明提供的光片扫描成像系统，使用反射型光学圆盘透镜，结构更紧凑，减少了光学元件，便于光学元件的集成；同时反射型的光程调节装置，光片扫描成像系统的一侧，空间上更利于旋转伺服电机和二维位移台的操作，使得光片扫描成像系统的光路结构更稳定。
附图说明
图1是多环形轨道结构的光学圆盘透镜；
图2是反射型和透射型光学圆盘透镜的光束轨迹；
图3是本发明实施例1的基于反射型光学圆盘透镜的光片扫描成像系统光路结构图；
图4是本发明实施例2的基于透射型光学圆盘透镜的光片扫描成像系统光路结构图；
图5是光学圆盘透镜转动不同角度时光程和焦点位置的变化曲线图；
图6是高斯光片中心在光学圆盘透镜转至不同角度时的变化；
图7是高斯光片曝光成像对比图；
图8是不同周期分布的焦点呈三角波形运动的光学圆盘透镜；
图9是不同周期分布的焦点呈锯齿形运动的光学圆盘透镜；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1为整形单元，2为光程调节装置、3为高斯光片产生单元、4为同步探测成像单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
对于透明化大组织器官，如：小鼠鼠脑、肾、肺等这类离体样本，体积较大，需要多次扫描拼接成像才能构成完整的三维成像，所需成像时间较长；同时离体样本对光毒性、光漂白性耐受程度较大，能承受高功率光片的扫描；因此对这类离体样本通过加大周期数、提升单周期内的光片功率，减少单周期的持续时间，进行扫描成像，以提升成像通量。而对于活体样本，如活细胞等，其对光毒性和光漂白性耐受程度较低，不适合强功率光片扫描，因此对这类活体样本使用曝光时间更长扫描成像，同时降低单周期内的光片功率。此外，对钙信号有周期性波动的活体样本，如果蝇、线虫等，与模式动物执行特定行为时(如前进或后退)神经元信号发放方向(正向或逆向)一致，才能避免干扰提升成像质量，因此需要光片运动扫描方向也有正向和逆向方向，进而控制扫描成像装置周期性的匹配神经元信号的发放。因此，不同生物样本有不同的成像需求，需要不同的扫描成像装置。
本发明提供一种用于光片扫描成像系统的光程调节装置，包括周期性旋转的光学圆盘透镜，如图1所示，所述光学圆盘透镜按照半径区域划分为多个环形轨道，其中每一个环形轨道内具有预设数量的周期，每一周期内光学圆盘透镜的厚度在预设的厚度范围按照预设的梯度变化；
工作时，调整所述光学圆盘透镜的预设环形轨道处于光片扫描成像系统照明光路中，随着周期性旋转，光学圆盘透镜处于光路中的部分的厚度按照预设的规律变化从而调节光程。
所述光学圆盘透镜沿圆周方向在环形轨道内具有偶数个周期，相邻周期的厚度梯度变化方向相反；工作时，照明光的焦点位置沿光轴方向的运动轨迹形成三角波形。
所述光学圆盘透镜在环形轨道内具有多个周期，工作时，所述光学圆盘透镜转动时加大了单位时间内厚度变化的速率，提升了照明光的焦点位置移动速度，从而提升样品成像的通量；相比往复运动的光程调节装置实现简单、机构稳定可控、调节精度高、使用寿命长。
所述光学圆盘透镜具有光透过面和光反射面，其中光反射面与旋转轴垂直；工作时，所述光学圆盘透镜处于光片扫描成像系统照明光路中，照明光从光透过面透射，在光反射面发生反射；所述光学圆盘透镜旋转时，光反射面处于照明光路中的位置不变，而光透过面处于照明光路中的光程按照预设规律变化从而调节光程。如图2所示，为照明光束经过透射型和反射型光学圆盘透镜时的光束轨迹。
所述光学圆盘透镜为透明聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，简称PMMA)材料。
所述光程调节装置，还包括旋转伺服电机和二维位移台，所述光学圆盘透镜通过在其中间通孔上安装胀紧套固定在旋转伺服电机，所述旋转伺服电机固定在二维位移台上；所述旋转伺服电机驱动光学圆盘透镜转动，所述二维位移台在水平方向能够移动；
工作时，通过移动二维位移台，照明光的焦点在所述光学圆盘透镜的多个环形轨道内切换。
本发明提供一种光片扫描成像系统，包括以下模块：整形单元1、光程调节装置2、高斯光片产生单元3、同步探测成像单元4；
所述整形单元1，用于将激光器发出的大发散角基模光准直成近似平行的高斯光束，再经过整形扩束，最后将扩束后的高斯光束聚焦至光程调节装置2。
所述光程调节装置2，包括光学圆盘透镜、旋转伺服电机和二维位移台，梭梭树旋转伺服电机用于驱动光学圆盘透镜转动，所述光学圆盘透镜通过在其中间通孔与旋转伺服电机轴孔配合，优选采用胀紧套固定，所述旋转伺服电机固定在二维位移台上，所述二维位移台用于带动所述光学圆盘透镜在水平面内移动。所述光程调节装置2，用于将整形单元1发射的聚焦至光学圆盘透镜边沿处的高斯光束，跟随光学圆盘透镜高速转动，产生沿光束传播方向(x方向)进行周期性运动的高斯光束，并将高斯光束送入高斯光片产生单元3；
所述光学圆盘透镜的厚度沿圆周方向在环形轨道内按照预设的梯度变化；所述光学圆盘透镜在旋转伺服电机作用下转动时，在环形轨道转动周期内，分别转动至不同角度α时，由于厚度发生变化，导致聚焦至光学圆盘透镜边沿处的高斯光束的光程O(α)也发生周期性的变化，进而导致高斯光束的焦点位置P(α)沿光束传播方向(x方向)进行周期性的运动；如图5所示，所述光学圆盘透镜转至不同的角度α1,α2,α3时，高斯光束的光程O(α)和焦点位置P(α)的变化曲线图；
当所述光程调节装置2包含反射型光学圆盘透镜时，相对应的在整形单元1内包含偏振分光棱镜(Polarization Beam Splitter，简称PBS)，用于将反射回来的高斯光束送入高斯光片产生单元3中；如图3所示，为反射型光学圆盘透镜对应的光片扫描成像系统；所述反射型的光片扫描成像系统结构更紧凑，减少了光学元件，便于光学元件的集成，同时反射型的光程调节装置2，在所述光片扫描成像系统的一侧，空间上更利于旋转伺服电机和二维位移台的操作，使得光片扫描成像系统的光路结构更稳定。
所述光学圆盘透镜通过旋转伺服电机转动时，提高转动速度，加大了单位时间内的厚度变化的速率，可以提升产生的高斯光片运动速度，从而提高成像通量。
所述高斯光片产生单元3，用于将高斯光束在一个维度进行窄束后，产生发散角大的超薄高斯光片；
所述高斯光片在一个维度保持光斑大小不变，另一个维度先汇聚至束腰，再向外发散，其为高斯型光束轮廓，即光束波面上各点的振幅呈高斯分布。因为焦点位置P(α)与高斯光片中心C(α)共轭，所以当光学圆盘透镜高速转动时，由于厚度发生变化导致焦点位置P(α)发生周期性变化，进而光片中心C(α)沿光轴(x方向)的方向进行周期性的运动；如图6所示的是光学圆盘透镜在一个转动周期内，分别转动至不同角度α时光片中心C(α)的变化状态。
所述同步探测成像单元4，包括物镜和sCMOS相机，所述物镜用于收集高斯光片激发生物样本产生的荧光，高斯光片的瑞利范围与sCMOS相机电子狭缝宽度相匹配；当光程调节装置2中的光学圆盘透镜高速转动时，高斯光片中心C(α)以一定速度沿光束传播方向(x方向)进行运动，当sCMOS相机电子狭缝运动速度与其相同时，即可完成同步采集成像；
如图7所示，sCMOS相机电子狭缝与高斯光片未同步和同步采集的瑞利范围对比，sCMOS相机电子狭缝与高斯光片未同步时，光学圆盘透镜转动至不同的角度，在整个视野范围内，仅有瑞利范围区域(黑色阴影部分，轴向分辨率最高的部分)具有较高的层析能力，超过瑞利范围以外的区域光片质量急剧下降并伴有严重的翘曲。而当sCMOS相机电子狭缝与高斯光片同步采集时，因为高斯光片瑞利范围与相机电子狭缝运动状态完美匹配，原本在x轴有限的瑞利范围此时因为光片在传播方向x轴的运动以及被相机的同步采集进而扩展到了整个x轴视野范围内(黑色阴影部分被扩展到了整个x轴)；
优选地，所述同步探测成像单元4包括三维位移台，用于对样品进行三维控制，方便成像时对样品进行三维移动；其中三维位移台的Z轴驱动器用于协助样本沿垂直于成像面的方向进行运动，生成序列的荧光图像，同步探测成像单元4中的物镜对其进行同步采集曝光后，得到样本的三维图像序列。
高斯光束在不损耗信号功率的前提下，仅经过光学透镜，转化为高强度的高斯光片，实现2μm厚度的静态高斯光片，在水中其瑞利范围为17.124μm，此时的高斯光片在4倍探测物镜下有效视场角(Field ofView，简称FOV)为0.017mm×3.3mm，在2倍探测物镜下有效FOV为0.017mm×6.6mm；而经过旋转电机驱动旋转的光学圆盘透镜后，改变光程，从而产生的高斯光片沿光束传播方向进行高速扫描运动，对于透射型光学圆盘透镜，所述轴向分辨率的高斯光片在4倍探测物镜下有效FOV为3.3mm×3.3mm的大视野，在相同轴向分辨率下，视野范围较静态高斯光片提升了近194倍；而要实现4倍探测物镜下有效FOV为3.3mm×3.3mm的大视野，需要厚度为20μm的静态高斯光片，本发明的高斯光片轴向分辨率相对于静态高斯光片提升了约10倍。对于反射型光学圆盘透镜，光程改变量较透射型光学圆盘透镜增大一倍，所述轴向分辨率的高斯光片在2倍探测物镜下有效FOV为6.6mm×6.6mm的大视野，在相同轴向分辨率下，视野范围较静态高斯光片提升了近388倍；而要实现2倍探测物镜下有效FOV为6.6mm×6.6mm的大视野，需要厚度为40μm的静态高斯光片，本发明的高斯光片轴向分辨率相对于静态高斯光片提升了约20倍。
以下为实施例：
实施例1：
如图3所示，一种基于反射型光学圆盘透镜的光片扫描成像系统，包括如下模块：整形单元1、光程调节装置2、高斯光片产生单元3、同步探测成像单元4。
所述整形单元1，包括准直器、透镜组、偏振分光棱镜PBS和物镜，用于将激光器发出的大发散角单模高斯光束经准直器后准直成近似平行的高斯光束，再经过透镜组整形扩束，最后经过PBS和物镜将高斯光束聚焦至光程调节装置2。
所述光程调节装置2，包括光学圆盘透镜、旋转伺服电机和二维位移台，所述光学圆盘透镜通过其中间通孔上安装胀紧套固定在旋转伺服电机上，所述旋转伺服电机固定在二维位移台上，所述二维位移台在水平方向可以进行二维移动。所述光程调节装置2，用于将整形单元1发射的聚焦至光学圆盘透镜边沿处的高斯光束，跟随光学圆盘透镜高速转动，产生沿光束传播方向(x方向)进行周期性运动的高斯光束；
所述光学圆盘透镜为反射型，具有光透过面和光反射面，用于将高斯光束反射送到高斯光片产生单元3；
所述光学圆盘透镜在环形轨道内包含偶数个周期，如图8所示，其中奇数周期与偶数周期厚度变化方向相反，高斯光束的焦点位置P(α)沿光轴方向的运动轨迹为三角波形曲线。
所述光学圆盘透镜还可以在环形轨道内包含预设的周期数，如图9所示，在环形轨道的每个周期内，沿角向厚度均匀变大，高斯光束的焦点位置P(α)沿光轴方向的运动轨迹为锯齿形曲线。
所述高斯光片产生单元3，包括透镜组、柱面透镜、以及物镜；从光程调节装置2反射出的高斯光束，经整形单元1中的PBS反射进入高斯光片产生单元3中；高斯光束通过透镜组中继至柱面透镜，再经过柱面透镜在一个维度进行窄束后进入物镜，通过物镜产生一个发散角大的超薄高斯光片。
所述同步探测成像单元4，包括探测物镜、sCMOS相机和三维位移台，所述探测物镜用于收集高斯光片激发生物样本产生的荧光，所述探测物镜具用低数值孔径；所述sCMOS相机电子狭缝与高斯光片瑞利范围进行严格同步，实现同步扫描以抑制瑞利范围外的杂散光，保证图像质量；对荧光曝光成像，利用三维位移台调节样本位置实现层析，获取多个切面的图像信息，最后重构形成三维立体荧光图像。
所述光片扫描成像系统产生的高斯光片，在2倍探测物镜下具有2μm的轴向分辨率，覆盖有效FOV为6.6mm×6.6mm的大视野。
实施例2：
如图4所示，一种基于透射型光学圆盘透镜的光片扫描成像系统，包括如下模块：整形单元1、光程调节装置2、高斯光片产生单元3、同步探测成像单元4。
所述整形单元1，包括准直器、透镜组、和物镜，用于将激光器发出的大发散角单模高斯光束经准直器后准直成近似平行的高斯光束，再经过透镜组整形扩束，最后经过物镜将高斯光束聚焦至光程调节装置2。
所述光程调节装置2，包括光学圆盘透镜、旋转伺服电机和二维位移台，所述光学圆盘透镜通过其中间通孔上安装胀紧套固定在旋转伺服电机上，所述旋转伺服电机固定在二维位移台上，所述二维位移台在水平方向可以进行二维移动。所述光程调节装置2，用于将整形单元1发射的聚焦至光学圆盘透镜边沿处的高斯光束，跟随光学圆盘透镜高速转动，产生沿光束传播方向(x方向)进行周期性运动的高斯光束，并将高斯光束送到高斯光片产生单元3；
所述光学圆盘透镜为透射型，用于将高斯光束送到高斯光片产生单元3；
如图1所示，所述光学圆盘透镜包含内圈和外圈两个环形轨道，内圈每个周期内，沿角向厚度均匀变大，外圈包含偶数个周期，其中奇数周期与偶数周期厚度变化方向相反，通过二维位移台移动旋转伺服电机，使得高斯光束的焦点在所述光学圆盘透镜的小半径内圈和大半径外圈间切换。高斯光束经过所述光学圆盘透镜，在小半径内圈环形轨道内高斯光束的焦点位置P(α)沿光轴方向的运动轨迹为锯齿形曲线，在大半径外圈环形轨道内斯光束的焦点位置P(α)沿光轴方向的运动轨迹为三角波形曲线。
所述高斯光片产生单元3，包括透镜组、柱面透镜、以及物镜；高斯光束通过透镜组中继至柱面透镜，再经过柱面透镜在一个维度进行窄束后进入物镜，通过物镜产生一个发散角大的超薄高斯光片；
由于透射型结构光路过长，为使其更加紧凑、光片扫描成像系统更方便的集成，将高斯光片产生单元3设计成曲线型。
所述同步探测成像单元4，包括探测物镜、sCMOS相机和三维位移台，所述探测物镜用于收集高斯光片激发生物样本产生的荧光，所述探测物镜具用低数值孔径；所述sCMOS相机电子狭缝与高斯光片瑞利范围进行严格同步，实现同步扫描以抑制瑞利范围外的杂散光，保证图像质量；对荧光曝光成像，利用三维位移台调节样本位置实现层析，获取多个切面的图像信息，最后重构形成三维立体荧光图像。
所述光片扫描成像系统产生的高斯光片，在4倍探测物镜下具有2μm的轴向分辨率，覆盖3.3mm×3.3mm的大视场。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，包括周期性旋转的光学圆盘透镜，所述光学圆盘透镜按照半径区域划分为多个环形轨道，其中每一个环形轨道内具有预设数量的周期，每一周期内光学圆盘透镜的厚度在预设的厚度范围按照预设的梯度变化；
工作时，调整所述光学圆盘透镜的预设环形轨道处于光片扫描成像系统照明光路中，随着周期性旋转，光学圆盘透镜处于光路中的部分的厚度按照预设的规律变化从而调节光程。
2.一种用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，包括周期性旋转的光学圆盘透镜，所述光学圆盘透镜的厚度沿圆周方向在环形轨道内按照预设的梯度变化，所述光学圆盘透镜具有光透过面和光反射面，其中光反射面与旋转轴垂直；
工作时，所述光学圆盘透镜处于光片扫描成像系统照明光路中，照明光从光透过面透射，在光反射面发生反射；所述光学圆盘透镜旋转时，光反射面处于照明光路中的位置不变，而光透过面处于照明光路中的光程按照预设规律变化从而调节光程。
3.如权利要求1或2所述的用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，所述光学圆盘透镜沿圆周方向在环形轨道内具有偶数个周期，相邻周期的厚度梯度变化方向相反。
4.如权利要求1或2所述的用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，所述光学圆盘透镜在环形轨道内具有多个周期。
5.如权利要求1或2所述的用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，包括用于驱动光学圆盘透镜转动的旋转伺服电机，所述光学圆盘透镜通过在其中间通孔与旋转伺服电机轴孔配合。
6.如权利要求5所述的用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，所述光学圆盘透镜与旋转伺服电机采用胀紧套固定。
7.如权利要求1所述的用于光片扫描成像系统的光程调节装置，其特征在于，包括用于驱动光学圆盘透镜转动的旋转伺服电机和二维位移台，所述光学圆盘透镜通过在其中间通孔与旋转伺服电机轴孔配合，所述旋转伺服电机固定在二维位移台上；所述旋转伺服电机驱动光学圆盘透镜转动，所述二维位移台用于带动所述光学圆盘透镜在水平面内移动。
8.一种光片扫描成像系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的用于光片扫描成像系统的光程调节装置。
9.如权利要求8所述的光片扫描成像系统，其特征在于，还包括以下模块：整形单元、高斯光片产生单元、同步探测成像单元；
所述整形单元，用于将激光器发出的大发散角基模光准直成近似平行的高斯光束，再经过整形扩束，最后将扩束后的高斯光束聚焦至光程调节装置；
所述光程调节装置，用于将整形单元发射的聚焦至光学圆盘透镜边沿处的高斯光束，跟随光学圆盘透镜高速转动，产生沿光束传播方向进行周期性运动的高斯光束，并将高斯光束送入高斯光片产生单元；
所述高斯光片产生单元，用于将高斯光束在一个维度进行窄束后，产生发散角大的超薄高斯光片；
所述同步探测成像单元，用于收集高斯光片激发生物样本产生的荧光，并同步采集成像。
10.如权利要求9所述的光片扫描成像系统，其特征在于，所述光学圆盘透镜具有光透过面和光反射面，其中光反射面与旋转轴垂直；所述整形单元内包含偏振分光棱镜和复用的物镜，用于将反射回来的高斯光束反射送入高斯光片产生单元。
11.如权利要求9所述的光片扫描成像系统，其特征在于，所述同步探测成像单元包含sCMOS相机，所述sCMOS相机电子狭缝与高斯光片同步运动采集成像。
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