CN114711712A - 多模态光学成像系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多模态光学成像系统。该系统包括：光源器件、第一分光器件、第一分束器件、第一合束器件、光学检测模块、光路干涉器件、干涉信号接收器件、第一合束器件、光学检测模块、波长选择器件、高分辨荧光信号接收器件和共聚焦信号接收器件；通过对于三种不同光学成像系统的器件的复用和整合，使得同时利用不同光学成像技术(光学相干断层扫描成像、激光扫描共聚焦显微成像和受激发射损耗显微成像)对探测样本进行探测得到图像，如此设置，可以同时得到三种具有各自成像优势的探测图像，避免了通过三套不同的设备分别进行检测带来的繁琐的步骤，还可以同时利用三种不同的技术进行检测，减少了检测时间，使得检测变的更加的简单。
Description
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域，具体涉及一种多模态光学成像系统。
背景技术
随着科学技术的进步，在光学成像领域，出现了多种成像技术。例如：基于低相干光干涉测量原理的光学相干断层扫描成像技术(optical coherence tomography,OCT)，主体核心为迈克尔逊干涉仪，通过探测携带样本结构信息的背向散射干涉光进行二维和三维成像；基于共聚焦原理的激光扫描共聚焦显微成像技术(laser scanningophthalmoscopy,SLO)，位于探测器前的焦平面共轭面处放置针孔，用于滤除离焦的非共聚焦信号，进而提高系统的轴向分辨率；基于受激发射替代自发辐射效应原理的受激发射损耗显微成像技术(stimulated emission depletion microscopy，STED)。常规的受激发射损耗显微成像系统需要两束照明光，分别为激发光路和损耗光路。通过损耗光路光斑的相位调制将激发光路光斑外围激发态猝灭回基态，实现减小激发光路光斑点扩散函数大小的作用，从而实现超光学衍射极限的分辨率成像。
以上三种光学成像技术，具有其各自的成像优势，在一些应用领域发挥着重要的作用。例如在眼科诊断如视网膜疾病诊断领域，以上三种光学成像技术均发挥着重要辅助诊断作用。
在实际应用中，基于三种不同的系统对于探测样本(例如视网膜)进行探测，得到三种具有各自的成像优势的探测图像，其具体操作十分不便。
发明内容
有鉴于此，本申请的实施例致力于提供一种多模态光学成像系统，能够解决基于三种不同的系统对于探测样本(例如视网膜)进行探测时，其具体操作十分不便的问题。
本申请实施例提供了一种多模态光学成像系统，包括：光源器件、第一分光器件、第一分束器件、第一合束器件、光学检测模块、光路干涉器件、干涉信号接收器件、第一合束器件、光学检测模块、波长选择器件、高分辨荧光信号接收器件和共聚焦信号接收器件；所述光源器件，用于发出第一路光源、第二路光源和第三路光源；所述第一分光器件，设置于第一路光源之后，用于对所述第一路光源进行分光得到参考光和探测光；所述第一分束器件，用于将所述探测光导引至所述第一合束器件；所述第二路光源，用于作为损耗光射入所述第一合束器件；所述第一合束器件，用于对所述损耗光和所述探测光进行合束，并将合束后的损耗光和探测光射入所述光学检测模块的第一光路通道；所述第三路光源中的一部分光作为激发光，另一部分光作为共聚焦光，射入所述光学检测模块的第二光路通道；所述光学检测模块，用于基于所述激发光、所述损耗光对预设的探测样本进行探测，得到高分辨荧光信号，基于所述共聚焦光，对预设的探测样本进行激光扫描，得到激光扫描信号，将所述高分辨荧光信号和所述激光扫描信号射向所述波长选择器件；所述波长选择器件，用于接收所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号并将所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号分离为两个光路；所述高分辨荧光信号接收器件，用于获取所述高分辨荧光信号，以完成受激发射损耗显微成像；所述共聚焦信号接收器件，用于获取激光扫描信号，以完成激光扫描共聚焦显微成像；所述光学检测模块，还用于基于所述探测光对预设的探测样本进行探测，并将完成探测的探测光，通过所述第一光路通道，射向所述第一合束器件；所述第一合束器件，还用于将所述完成探测的探测光导引至所述第一分光器件；所述第一分光器件，还用于将所述完成探测的探测光导引至所述光路干涉器件；所述光路干涉器件，用于接收参考光和探测光并使得参考光和探测光发生干涉，得到干涉信号；所述干涉信号接收器件，用于采集所述干涉信号，以完成光学相干断层扫描成像。
在一实施例中，光源器件包括：第一发光器件、第二发光器件、第二分光器、调制器件、第三发光器件、共聚焦模块和第二合束器件；所述第一发光器件，用于发出符合第一预设参数的光作为第一路光源；所述第二发光器件，用于发出符合第二预设参数的光；所述第二分光器，用于对所述第二发光器件发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路为激发光，另一个光路经过调制器件、得到第二路光源；所述第三发光器件，用于符合第三预设参数的光作为共聚焦光；所述第二合束器件，用于对所述第三发光器件发出的共聚焦光和所述第二分光器分出的激发光进行合束，并令合束后的光穿过所述共聚焦模块得到第三路光源。
在一实施例中，光源器件包括：第一发光器件、第二发光器件、第二分光器、调制器件、第三分光器和第二合束器件；所述第一发光器件，用于发出符合第一预设参数的光作为第一路光源；所述第二发光器件，用于发出符合第四预设参数的光；所述第二分光器，用于对所述第二发光器件发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路经过所述调制器件得到第二路光源，另一个光路为剩余光；所述第三分光器，用于对所述剩余光进行分光并对分出的光进行调整，得到激发光和共聚焦光；所述第二合束器件，用于对所述第三分光器分光得到激发光和共聚焦光进行合束，得到第三路光源。
在一实施例中，所述第三分光器包括：耦合光纤、色散光纤和选波器件；所述耦合光纤，用于对所述剩余光进行分光，得到激发光和待调节的共聚焦光；所述色散光纤，用于对展宽所述待调节的共聚焦光的脉冲，得到待选波的共聚焦光；所述选波器件，用于对所述待选波的共聚焦光进行选波，得到共聚焦光。
在一实施例中，光源器件包括：第一发光器件、第二分光器、扩束分色器件、共聚焦模块和相位调制器件；所述第一发光器件，用于发出符合第五预设参数的光；所述第二分光器，用于对所述第一发光器件发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路经过所述共聚焦模块得到第三路光源，另一个光路为剩余光；所述扩束分色器件和所述相位调制器件用于对所述剩余光进行筛选和分光，得到第二路光源和第一路光源。
在一实施例中，所述扩束分色器件包括：色散镜，用于将所述剩余光在空间上分出不同色光；透镜，用于将所述不同色光准直；
选色板，用于对准直后的不同色光进行筛选；第四分光器件，用于对筛选后的不同色光进行分光，得到第一路光源和待调制的第二路光源。
在一实施例中，所述相位调制器件，包括：滤光片，用于对所述待调制的第二路光源进行滤光；空间相位调制器，用于对滤光后的待调制的第二路光源进行调制，得到第二路光源。
在一实施例中，所述光学检测模块包括：第一反射镜、分色镜、变形镜、分光镜和波前传感器；所述第一反射镜，用于将经由所述第一光路通道射入的光导引至所述分色镜；所述分色镜，用于对经由所述第一光路通道射入的光和经由所述第二光路通道射入的光进行合束，并将合束后的光导引至所述变形镜；所述变形镜，用于将由所述分色镜合束的光，导引至分光镜；所述分光镜，用于将由所述变形镜导引的光，导引至预设的探测样本，对所述探测样本进行探测；所述分光镜，用于将预设的检测单元的反射的部分光引导至所述波前传感器；所述波前传感器用于基于接收的光，调节所述变形镜，以提升成像分辨率。
在一实施例中，所述光学检测模块包括：第一反射镜、分色镜、变形镜和第二反射镜；所述反射镜，用于将经由所述第一光路通道射入的光导引至所述分色镜；所述分色镜，用于对经由所述第一光路通道射入的光和经由所述第二光路通道射入的光进行合束，并将合束后的光导引至所述变形镜；所述变形镜，用于将由所述分色镜合束的光，导引至分光镜；所述第二反射镜，用于将由所述变形镜导引的光，导引至预设的探测样本，并进行对焦，以对所述探测样本进行探测；所述变形镜，还用于基于所述共聚焦信号接收器件接收的信息被调节，以提升成像分辨率。
在一实施例中，所述第一分束器件为环形器；所述环形器包括：第一出入口、第二出入口和第三出入口；所述第一出入口朝向所述第一分光器件，用于供第一分光器件分出的探测光射入；所述第二出入口朝向所述第一合束器件，用于射出探测光，和/或，供所述完成探测的探测光的射入；所述第二出入口朝向所述光路干涉器件，用于向所述光路干涉器件发射所述完成探测的探测光。
本申请的实施例所提供的一种多模态光学成像系统，通过对于三种不同光学成像系统的器件的复用和整合，使得可以同时得到三张利用不同光学成像技术(光学相干断层扫描成像、激光扫描共聚焦显微成像和受激发射损耗显微成像)对探测样本进行探测得到图像，如此设置，可以同时得到三种具有各自的成像优势的探测图像，不仅仅避免了背景技术中，通过三套不同的设备分别进行检测带来的繁琐的步骤，还可以同时利用三种不同的技术进行检测，减少了检测时间，使得检测变的更加的简单。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1所示为部分成像系统的结构示意图。
图2所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的结构示意图。
图3所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的结构示意图。
图4所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的结构示意图。
图5所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的部分结构示意图。
图6所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的结构示意图。
图7所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的部分结构示意图。
图8所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的部分结构示意图。
图9所示为本申请一个实施例提供的多模态光学成像系统的部分结构示意图。
附图标记：
1、光源器件； 11、第一发光器件 12、第二发光器件；
13、第三发光器件 14、第二分光器； 15、调制器件；
151、滤光片； 152、空间相位调制器； 16第二合束器件；
17、共聚焦模块； 18、第三分光器； 181、耦合光纤；
182、色散光纤； 183、选波器件； 19、扩束分色器件；
191、色散镜； 192、透镜； 193、选色板；
194、第四分光器件； 2、第一分光器件； 3、光路干涉器件；
4、干涉信号接收器件； 5、第一分束器件； 6、第一合束器件；
7、光学检测模块； 71、第一反射镜； 72、分色镜；
73、分光镜； 74、变形镜； 75、波前传感器；
76、第二反射镜； 8、波长选择器件；
9、共聚焦信号接收器件； 10、高分辨荧光信号接收器件。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
申请概述
随着科学技术的进步，在光学成像领域，出现了多种成像技术。各种成像技术的介绍如下：
基于低相干光干涉测量原理的光学相干断层扫描成像技术(optical coherencetomography,OCT)，主体核心为迈克尔逊干涉仪，通过探测携带样本结构信息的背向散射干涉光进行二维和三维成像。参照图1中(a)所示，OCT系统包括：光源器件、分光器件、参考光路分支、探测光路分支、自适应光学模块(光学检测模块)、光路干涉器件和干涉信号接收器件
基于共聚焦原理的激光扫描共聚焦显微成像技术(laser scanningophthalmoscopy,SLO)，位于探测器前的焦平面共轭面处放置针孔，用于滤除离焦的非共聚焦信号，进而提高系统的轴向分辨率；参照图1中(b)所示，SLO系统包括光源器件、共聚焦模块、自适应光学模块(光学检测模块)和共聚焦信号接收器件。
基于受激发射替代自发辐射效应原理的受激发射损耗显微成像技术(stimulatedemission depletion microscopy，STED)。常规的受激发射损耗显微成像系统需要两束照明光，分别为激发光路和损耗光路。通过损耗光路光斑的相位调制将激发光路光斑外围激发态猝灭回基态，实现减小激发光路光斑点扩散函数大小的作用，从而实现超光学衍射极限的分辨率成像。参照图1中(c)所示，STED系统包括：光源器件、分光器件、激发光分支、损耗光分支、自适应光学模块(光学检测模块)和高分辨荧光信号接收器件。
以上三种光学成像技术，其各自的成像优势，在一些应用领域发挥着重要的作用。例如在眼科诊断如视网膜疾病诊断领域，以上三种光学成像技术均发挥着重要辅助诊断作用。
在现有的眼科成像系统设备中，多以单一模态为主，无法满足临床医师对于高分辨率与大视场成像的需求。OCT成像技术成像深度深，达毫米尺度，同时可进行三维成像，但横向分辨率差。SLO成像技术横向分辨率高，可以对眼底成背向散射光和荧光成像，但成像深度浅。STED成像技术作为一种超光学衍射极限分辨率成像技术，可用于观察细胞病变动态过程，已经应用在生物组织显微成像，但对在体细胞成像还未有明显进展，且尚无应用于眼科疾病诊断的产品。
为了解决上述问题，本申请实施例提供的一种多模态光学成像系统，通过对于三种不同光学成像系统的器件的复用和整合，使得可以同时得到三张利用不同光学成像技术(光学相干断层扫描成像、激光扫描共聚焦显微成像和受激发射损耗显微成像)对探测样本进行探测得到图像。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示例性系统
图2所示为本申请实施例所提供的一种多模态光学成像系统的结构示意图。该多模态光学成像系统，包括：光源器件1、第一分光器件2、第一分束器件5、第一合束器件6、光学检测模块7、光路干涉器件3、干涉信号接收器件4、光学检测模块7、波长选择器件8、高分辨荧光信号接收器件10和共聚焦信号接收器件9。
需要说明的是，本申请实施例提供的方案其主要目的是通过对于器件的复用，达到利用一个多模态光学成像系统，完成申请概述中提及的三种不用成像系统的功能。由于申请概述中提及不同的成像系统对光源具有不同的要求，因此在进行器件和复用时，主要分为光源部分的复用和光学监测模块的复用。在复用的过程中，需要通过器件对管路进行引导以使的OCT系统和、SLO系统和STED系统融合为一个系统。具体的，利用器件引导光路已完成检测的具体方式如下：
所述光源器件1，用于发出第一路光源、第二路光源和第三路光源。
其中，第一路光源用于为OCT系统中提供参考光和探测光，被射入所述第一分光器件2；因此第一路光源应当符合OCT系统对于光源的要求。
第二路光源用于作为STED系统的损耗光，被射入所述第一合束器件6。
第三路光源中的一部分光作为STED系统的激发光，另一部分光作为SLO系统的共聚焦光，射入所述光学检测模块7的第二光路通道；需要说明的是，激发光和共聚焦光的参数是不同的，因此第三路光源是由不同参数的光合成的。
所述第一分光器件2，设置于第一路光源之后，用于对所述第一路光源进行分光得到参考光和探测光；需要说明的是，第一分光器件2的需要目的是，将第一路光源分划分为两路光源是原有的OCT系统中器件，在此不在进一步的介绍。
所述第一分束器件5，用于将所述探测光导引至所述第一合束器件6；具体的，在原有的OCT系统中探测光可以直接进入光学检测模块7，以完成对于预设的探测样本的探测，但是本申请实施例中需要对三种系统的光学检测模块7进行复用，因此需要对探测光的光路进行调整，使得探测光经过共用的光学检测模块7，一完成探测。第一分束器件5便是对于探测光光路进行调整的一个器件。
所述第一合束器件6，用于对损耗光(第二路光源)和所述探测光进行合束，并合束后的损耗光和探测光射入所述光学检测模块7的第一光路通道。
所述光学检测模块7，用于基于所述激发光、所述损耗光对预设的探测样本进行探测，得到高分辨荧光信号，基于所述共聚焦光，对预设的探测样本进行激光扫描，得到激光扫描信号，将所述高分辨荧光信号和所述激光扫描信号射向所述波长选择器件8。
所述波长选择器件8，用于接收所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号并将所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号分离为两个光路；需要说明的是，激光扫描信号和所述高分辨荧光信号是基于不同的波长的光进行传递的。因此可以基于波长选择器件8实现对于所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号的分离。
所述高分辨荧光信号接收器件10，用于获取所述高分辨荧光信号，以完成受激发射损耗显微成像。
所述共聚焦信号接收器件9，用于获取激光扫描信号，以完成激光扫描共聚焦显微成像。
所述光学检测模块7，还用于基于所述探测光对预设的探测样本进行探测，并将完成探测的探测光，通过所述第一光路通道，射向所述第一合束器件6。
所述第一合束器件6，还用于将所述完成探测的探测光导引至所述第一分光器件2。
所述第一分光器件2，还用于将所述完成探测的探测光导引至所述光路干涉器件3。
所述光路干涉器件3，用于接收参考光和探测光并使得参考光和探测光发生干涉，得到干涉信号。
所述干涉信号接收器件4，用于采集所述干涉信号，以完成光学相干断层扫描成像。
基于上述方案本申请实施例提供的多模态光学成像系统，可以同时得到三张利用不同光学成像技术。本申请实施例提供的方案中，基于整合OCT系统、SLO系统和STED系统的多模态光学成像系统具体实现OCT系统、SLO系统和STED系统的功能的具体方式如下：
本申请实施例提供的多模态光学成像系统中实现STED系统功能的方式如下：第二路光源作为损耗光经由所述第一合束器件6射入所述光学检测模块7；第三路光源中的部分光作为符合要求的激发光，输入所述光学检测模块7；光学检测模块7基于所述激发光和所述损耗光，完成对于预设的探测样本的探测，得到高分辨荧光信号，之后高分辨荧光信号通过所述波长选择器件8达到高分辨荧光信号接收器件10，被高分辨荧光信号接收器件10接收，进而实现基于共聚焦原理的激光扫描共聚焦显微成像。
本申请实施例提供的多模态光学成像系统中实现SLO系统功能的方式如下：第三路光源中的部分光为符合要求的共聚焦光，共聚焦光进入光学检测模块7，完成对于对预设的探测样本进行激光扫描，得到激光扫描信号，之后激光扫描信号通过所述波长选择器件8达到共聚焦信号接收器件9，被共聚焦信号接收器件9接收，进而实现基于共聚焦原理的激光扫描共聚焦显微成像。
本申请实施例提供的多模态光学成像系统中实现OCT系统功能的方式如下：第一路光源经过所述第一分光器件2进行分光得到参考光和探测光；参考光的光路为射入所述光路干涉器件3；探测光的光路为经过所述第一分束器件5、第一合束器件6进入所述光学检测模块7对预设的探测样本进行探测，完成探测后依次经过所述光学检测模块7、第一合束器件6和第一分束器件5进入所述光路干涉器件3；所述光路干涉器件3接收参考光和探测光并使得参考光和探测光发生干涉，得到干涉信号；所述干涉信号接收器件4采集所述干涉信号，以实现基于低相干光干涉测量原理的光学相干断层扫描成像。
本申请的实施例所提供的一种多模态光学成像系统，通过对于三种不同光学成像系统的器件的复用和整合，使得可以同时得到三张利用不同光学成像技术(光学相干断层扫描成像、激光扫描共聚焦显微成像和受激发射损耗显微成像)对探测样本进行探测得到图像，如此设置，可以同时得到三种具有各自的成像优势的探测图像，不仅仅避免了背景技术中，通过三套不同的设备分别进行检测带来的繁琐的步骤，还可以同时利用三种不同的技术进行检测，减少了检测时间，使得检测变的更加的简单。
示例性的，所述第一分束器件5为环形器；所述环形器包括：第一出入口、第二出入口和第三出入口；光通过“第一出入口直接到第二出入口”，“第二出入口直接到第三出入口”，基本没有损耗，而“第一出入口直接到第三出入口”，“第三出入口直接到第一出入口”和“第三出入口直接到第二出入口”具有很高损耗。所述第一出入口朝向所述第一分光器件2，用于供第一分光器件2分出的探测光射入；所述第二出入口朝向所述第一合束器件6，用于射出探测光，和/或，供所述完成探测的探测光的射入；所述第二出入口朝向所述光路干涉器件3，用于向所述光路干涉器件3发射所述完成探测的探测光。
第一合束器件6可以但不限于为：分光镜或分色镜。分光镜和分色镜均是常用的分束或合束器件，在此不在赘述。具体的，分光镜可以但不限于为分光棱镜，分色镜可以但不限于为二向色镜。
本专利方案通过复合光学相干断层扫描成像技术、激光扫描共聚焦显微成像技术、及受激发射损耗显微成像技术，并通过自适应光学技术校正深层人眼组织的成像像差，实现三维高分辨率体成像。该成像装置三种成像模态成像分辨率互补，实现从微米分辨率、亚微米分辨率、到纳米级尺度的多模态复合成像，具备辅助临床医生进行眼科疾病早期诊断筛查及药物效果评估的潜力。
需要说明的是，损耗光的光斑形状是甜甜圈形状，故需要空间相位调制器152将其光斑形状调制为甜甜圈形状。基于STED和SLO系统成像前提，共聚焦光和激发光需要共聚焦光路结构。基于此本申请实施例提供如下三种光源器件1的具体结构：
在一实施例中，参照图3，光源器件1包括：第一发光器件11、第二发光器件12、第二分光器14、调制器件15、第三发光器件13、共聚焦模块17和第二合束器件16。
所述第一发光器件11，用于发出符合第一预设参数的光作为第一路光源；所述第二发光器件12，用于发出符合第二预设参数的光；所述第二分光器14，用于对所述第二发光器件12发出的光进行分光，得到第二路光源和激发光；所述第三发光器件13，用于符合第三预设参数的光作为共聚焦光；所述第二合束器件16，用于对所述第三发光器件13发出的共聚焦光和所述第二分光器14分出的激发光进行合束，得到第三路光源。
需要说明的是，本申请实施例提供的方案中，第一发光器件11发出负荷预设要求的光做为第一路光源，即：第一发光器件11发出负荷预设要求的光做为OCT系统的参考光和探测光。
第二发光器件12用于发出符合预设要求的光进行分光得到STED系统的损耗光和激发光；之后经过第二分光器14得到可以作为损耗光经过调制器件15的调制后作为第二路光源，另一部分光经过第二合束器件16作为构成第三路光源的一部分。
第三发光器件13用于发出符合的SLO系统要求的共聚焦光，所述共聚焦光与激发光经过第二合束器件16合束后，构成第三路光源。
其中，第二合束器件16可以但不限于为：分光镜或分色镜。分光镜和分色镜均是常用的分束或合束器件，在此不在赘述。
其中SLO光路系统通过第二合束器件16合束进激发分支光路中，共同使用光学检测模块7共同探测样本。在探测端，采用波长选择器件8将高分辨荧光信号与共聚焦探测信号(即：激光扫描信号)区分开。其中OCT光路通过第一分束器件5与第一合束器件6跟STED光损耗分支光路耦合在一起。需要特别说明的是，损耗光需要经过调制器件15，将光斑形状调制为甜甜圈形状，而OCT探测光则无须此操作，故需要第一合束器件6将两路光做合束设置。同样地，经过第一合束器件6合束后的光也被光学检测模块7调制。
在一实施例中，参照图4，光源器件1包括：第一发光器件11、第二发光器件12、第二分光器14、第三分光器18和第二合束器件16。
所述第一发光器件11，用于发出符合第一预设参数的光作为第一路光源；所述第二发光器件12，用于发出符合第四预设参数的光；所述第二分光器14，用于对所述第二发光器件12发出的光进行分光，得到第二路光源和剩余光。
所述第三分光器18件，用于对所述剩余光进行分光并对分出的光进行调整，得到激发光和共聚焦光。
所述第二合束器件16，用于对所述第三分光器18件分光得到激发光和共聚焦光进行合束，得到第三路光源。
本申请实施例中对光源器件1进一步的简化，减少了第三发光单元的相关器件，通过对采用耦合光纤181将第二光源中发出的光经过分光之后得到的剩余光，采用第三分光器18件分出激发光和共聚焦光源。具体如下：
示例性的，参照图5，所述第三分光器18件包括：耦合光纤181、色散光纤182和选波器件183。所述耦合光纤181，用于对所述剩余光进行分光，得到激发光和待调节的共聚焦光。所述色散光纤182，用于对展宽所述待调节的共聚焦光的脉冲，得到待选波的共聚焦光。所述选波器件183，用于对所述待选波的共聚焦光进行选波，得到共聚焦光。
本申请实施例中，将光源器件1进一步的简化。无需设置第三发光器件13，而是通过对所述剩余光进行分光并对分出的光进行调整，得到激发光和共聚焦光；之后进行合束得到符合预期的第三路光源。本示例中采用耦合光纤181对所述第二分光器14分出的所述剩余光进行采用分路光纤的方式分出激发光和共聚焦光。为避免窄脉冲带来的散斑噪声，采用色散光纤182展宽脉冲光，再通过第二合束器件16令激发光和共聚焦光合束。进一步的，选波器件183中也可以通过增加滤光片等选波长器件实现多个荧光色团的共聚焦成像。
在一实施例中，参照图6，光源器件1包括：第一发光器件11、第二分光器14、扩束分色器件19、共聚焦模块17和相位调制器件15；所述第一发光器件11，用于发出符合第五预设参数的光；所述第二分光器14，用于对所述第一发光器件11发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路经过所述共聚焦模块17得到第三路光源，另一个光路为剩余光；所述扩束分色器件19和所述相位调制器件15用于对所述剩余光进行筛选和分光，得到第二路光源和第一路光源。
本申请实施例将OCT、SLO和STED光源集成为单光源(即：第一发光器件11)，其中所述第二分光器14对所述第一发光器件11发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路经过所述共聚焦模块17得到第三路光源，第三路光源是作为STED系统的激发光和SLO系统的共聚焦光的，因此需要随共聚焦模块17需要对件做升级，用于滤除脉冲光造成的散斑噪声。具体的，对于共聚焦模块17的升级，或者说对于生成第三路光源的整体结构的改进可是参考图4中的相关说明。
进一步的，将剩余光分为OCT光源与损耗光的具体结构如图6所示：所述扩束分色器件19包括：色散镜191，用于将所述剩余光在空间上分出不同色光；透镜192，用于将所述不同色光准直；选色板193，用于对准直后的不同色光进行筛选；第四分光器件194，用于对筛选后的不同色光进行分光，得到第一路光源和待调制的第二路光源。具体的，参照图7，所述相位调制器件15，包括：滤光片151，用于对所述待调制的第二路光源进行滤光；空间相位调制器152，用于对滤光后的待调制的第二路光源进行调制，得到第二路光源。透镜192可以但不限于为消色差准直透镜。滤光片151可以但不限于为窄波段滤光片。
其中扩束分色器件19的作用是用色散镜191分出色光，再用选色板193筛选出用于损耗光和OCT光源(包括参考光和探测光)。相位调制器件15包含滤光片151和空间相位调制器152，因OCT光源采用宽带宽，故只需要将波长大于800nm的光导入到第一分光器件2中即可；STED需要根据损耗光波长选取相应可见光窄波段，故经过分色后还需要用滤光片151做进一步滤光，滤出来的单色光经过空间相位调制器152调制，将光的形状调制为甜甜圈形。
需要说明的是，光学检测模块7可以为自适应检测模块。自适应光学波前矫正方案主要包括基于图像迭代算法优化的无波前传感间接探测方案及基于哈特曼-夏克波前传感器75等硬件的有波前传感直接探测方案两种实现形式，本专利可以任意采用哪一种形式都可实现自适应光的多模态成像。
在一实施例中，参照图8，所述光学检测模块7包括：第一反射镜71、分色镜72、变形镜74、分光镜73和波前传感器75；所述第一反射镜71，用于将经由所述第一光路通道射入的光导引至所述分色镜72；所述分色镜72，用于对经由所述第一光路通道射入的光和经由所述第二光路通道射入的光进行合束，并将合束后的光导引至所述变形镜74；所述变形镜74，用于将由所述分色镜72合束的光，导引至分光镜73；所述分光镜73，用于将由所述变形镜74导引的光，导引至预设的探测样本，对所述探测样本进行探测；所述分光镜73，用于将预设的检测单元的反射的部分光引导至所述波前传感器75；所述波前传感器75用于基于接收的光，调节所述变形镜74，以提升成像分辨率。
在一实施例中，参照图9，所所述光学检测模块7包括：第一反射镜71、分色镜72、变形镜74、第二反射镜76；所述反射镜，用于将经由所述第一光路通道射入的光导引至所述分色镜72；所述分色镜72，用于对经由所述第一光路通道射入的光和经由所述第二光路通道射入的光进行合束，并将合束后的光导引至所述变形镜74；所述变形镜74，用于将由所述分色镜72合束的光，导引至分光镜73；所述第二反射镜76，用于将由所述变形镜74导引的光，导引至预设的探测样本，并进行对焦，以对所述探测样本进行探测；所述变形镜74，还用于基于所述共聚焦信号接收器件9接收的信息被调节，以提升成像分辨率。
光学检测模块7具体实现情况如图8或9所示。为了将两支路(即：通过第一光路通道进入的支路和通过第二光路通道进入的支路)同时受光学检测模块7调控，需要采用合束装置，通过第一反射镜71、分色镜72，可将两路光合为一路。通过调控变形镜74可以修正样本波前像差，提升成像分辨率。图8中，分光镜73把检测样本的信号光分到波前传感器75，波前传感器75分析波前像差，控制变形镜74调控波前像差。图9中第二反射镜76对焦探测样本，其像差分析采用SLO的信号作为对象，利用图像指标评判变形镜74是否调节到最佳。此系统中均可采用AO两种实现模式任意一种。
需要强调的是，对于自适应的具体策略，已经是现有技术中公开的方案，所以本申请实施例并没有对于自适应的具体步骤进行进一步的说明。同样的，光学检测模块7对于输出“进行探测后探测光、高分辨荧光信号和所述激光扫描信号”的具体结构也可以参照现有技术中的方案，本申请实施例提供的光学检测模块7的结构并不是光学检测模块7的全部结构，而仅仅是本申请实施例进行改进的部分结构，现有技术中的光学检测模块7可以将“进行探测后探测光、高分辨荧光信号和所述激光扫描信号”引导至预设的光路，即基于其不同的光学特性，将其导引至对应的光路，例如基于分光器将“进行探测后探测光、高分辨荧光信号和所述激光扫描信号”中的进行探测后探测光分离，之后基于预设的折镜将其引导至对应的光路。之后基于预设的折镜将高分辨荧光信号和所述激光扫描信号引导至对应的光路。本申请实施例不在对此进行进一步的说明。
需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种多模态光学成像系统，其特征在于，包括：
光源器件、第一分光器件、第一分束器件、第一合束器件、光学检测模块、光路干涉器件、干涉信号接收器件、第一合束器件、光学检测模块、波长选择器件、高分辨荧光信号接收器件和共聚焦信号接收器件；
所述光源器件，用于发出第一路光源、第二路光源和第三路光源；
所述第一分光器件，设置于第一路光源之后，用于对所述第一路光源进行分光得到参考光和探测光；
所述第一分束器件，用于将所述探测光导引至所述第一合束器件；
所述第二路光源，用于作为损耗光射入所述第一合束器件；
所述第一合束器件，用于对所述损耗光和所述探测光进行合束，并将合束后的损耗光和探测光射入所述光学检测模块的第一光路通道；
所述第三路光源中的一部分光作为激发光，另一部分光作为共聚焦光，射入所述光学检测模块的第二光路通道；
所述光学检测模块，用于基于所述激发光、所述损耗光对预设的探测样本进行探测，得到高分辨荧光信号，基于所述共聚焦光，对预设的探测样本进行激光扫描，得到激光扫描信号，将所述高分辨荧光信号和所述激光扫描信号射向所述波长选择器件；
所述波长选择器件，用于接收所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号并将所述激光扫描信号和所述高分辨荧光信号分离为两个光路；
所述高分辨荧光信号接收器件，用于获取所述高分辨荧光信号，以完成受激发射损耗显微成像；
所述共聚焦信号接收器件，用于获取激光扫描信号，以完成激光扫描共聚焦显微成像；
所述光学检测模块，还用于基于所述探测光对预设的探测样本进行探测，并将完成探测的探测光，通过所述第一光路通道，射向所述第一合束器件；
所述第一合束器件，还用于将所述完成探测的探测光导引至所述第一分光器件；
所述第一分光器件，还用于将所述完成探测的探测光导引至所述光路干涉器件；
所述光路干涉器件，用于接收参考光和探测光并使得参考光和探测光发生干涉，得到干涉信号；
所述干涉信号接收器件，用于采集所述干涉信号，以完成光学相干断层扫描成像。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光源器件包括：第一发光器件、第二发光器件、第二分光器、调制器件、第三发光器件、共聚焦模块和第二合束器件；
所述第一发光器件，用于发出符合第一预设参数的光作为第一路光源；
所述第二发光器件，用于发出符合第二预设参数的光；
所述第二分光器，用于对所述第二发光器件发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路为激发光，另一个光路经过调制器件、得到第二路光源；
所述第三发光器件，用于符合第三预设参数的光作为共聚焦光；
所述第二合束器件，用于对所述第三发光器件发出的共聚焦光和所述第二分光器分出的激发光进行合束，并令合束后的光穿过所述共聚焦模块得到第三路光源。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光源器件包括：第一发光器件、第二发光器件、第二分光器、调制器件、第三分光器和第二合束器件；
所述第一发光器件，用于发出符合第一预设参数的光作为第一路光源；
所述第二发光器件，用于发出符合第四预设参数的光；
所述第二分光器，用于对所述第二发光器件发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路经过所述调制器件得到第二路光源，另一个光路为剩余光；
所述第三分光器，用于对所述剩余光进行分光并对分出的光进行调整，得到激发光和共聚焦光；
所述第二合束器件，用于对所述第三分光器分光得到激发光和共聚焦光进行合束，得到第三路光源。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第三分光器包括：耦合光纤、色散光纤和选波器件；
所述耦合光纤，用于对所述剩余光进行分光，得到激发光和待调节的共聚焦光；
所述色散光纤，用于对展宽所述待调节的共聚焦光的脉冲，得到待选波的共聚焦光；
所述选波器件，用于对所述待选波的共聚焦光进行选波，得到共聚焦光。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光源器件包括：第一发光器件、第二分光器、扩束分色器件、共聚焦模块和相位调制器件；
所述第一发光器件，用于发出符合第五预设参数的光；
所述第二分光器，用于对所述第一发光器件发出的光进行分光，得到两个光路；所述两个光路中一个光路经过所述共聚焦模块得到第三路光源，另一个光路为剩余光；
所述扩束分色器件和所述相位调制器件用于对所述剩余光进行筛选和分光，得到第二路光源和第一路光源。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述扩束分色器件包括：
色散镜，用于将所述剩余光在空间上分出不同色光；
透镜，用于将所述不同色光准直；
选色板，用于对准直后的不同色光进行筛选；
第四分光器件，用于对筛选后的不同色光进行分光，得到第一路光源和待调制的第二路光源。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述相位调制器件，包括：
滤光片，用于对所述待调制的第二路光源进行滤光；
空间相位调制器，用于对滤光后的待调制的第二路光源进行调制，得到第二路光源。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学检测模块包括：第一反射镜、分色镜、变形镜、分光镜和波前传感器；
所述第一反射镜，用于将经由所述第一光路通道射入的光导引至所述分色镜；
所述分色镜，用于对经由所述第一光路通道射入的光和经由所述第二光路通道射入的光进行合束，并将合束后的光导引至所述变形镜；
所述变形镜，用于将由所述分色镜合束的光，导引至分光镜；
所述分光镜，用于将由所述变形镜导引的光，导引至预设的探测样本，对所述探测样本进行探测；
所述分光镜，用于将预设的检测单元的反射的部分光引导至所述波前传感器；
所述波前传感器用于基于接收的光，调节所述变形镜，以提升成像分辨率。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学检测模块包括：第一反射镜、分色镜、变形镜和第二反射镜；
所述反射镜，用于将经由所述第一光路通道射入的光导引至所述分色镜；
所述分色镜，用于对经由所述第一光路通道射入的光和经由所述第二光路通道射入的光进行合束，并将合束后的光导引至所述变形镜；
所述变形镜，用于将由所述分色镜合束的光，导引至分光镜；
所述第二反射镜，用于将由所述变形镜导引的光，导引至预设的探测样本，并进行对焦，以对所述探测样本进行探测；
所述变形镜，还用于基于所述共聚焦信号接收器件接收的信息被调节，以提升成像分辨率。
10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，所述第一分束器件为环形器；
所述环形器包括：第一出入口、第二出入口和第三出入口；
所述第一出入口朝向所述第一分光器件，用于供第一分光器件分出的探测光射入；
所述第二出入口朝向所述第一合束器件，用于射出探测光，和/或，供所述完成探测的探测光的射入；
所述第二出入口朝向所述光路干涉器件，用于向所述光路干涉器件发射所述完成探测的探测光。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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