CN206627441U - 一种荧光共焦显微内窥成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于光学显微成像技术领域，提供了一种荧光共焦显微内窥成像系统，该系统包括：荧光激发单元、图像获取单元、光谱获取单元，荧光激发单元，用于激发待测样品以获得荧光，图像获取单元，用于获取共焦荧光显微图像，光谱获取单元，用于获取荧光光谱。本实用新型是在现有的荧光共焦显微内窥成像系统的基础上，增加可得到荧光光谱信息的光谱仪以及光路配合使用的光学器件，以实现荧光光谱与共焦荧光显微图像的同时显示，解决了现有的荧光共焦显微内窥成像系统不具有同时共聚焦光谱分析能力，当遇到一些物体的结构相似，光强探测无法对其进行同时区分辨别的问题。

Description

一种荧光共焦显微内窥成像系统

技术领域

本实用新型属于光学显微成像技术领域，尤其涉及一种荧光共焦显微内窥成像系统。

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一项技术，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％，并可对生物样品等实现光学断层成像。在共焦显微成像系统中，点光源发出的光经物镜后聚焦到样品表面，再由样品反射或透射后经聚光镜再聚焦到探测器。点光源、物体成像面、探测器前的小孔三者是互相共轭的。由扫描机构对样品进行xy平面扫描以得到样品的一幅二维图像，再由轴向扫描便可得到样品多个层面的扫描图像，各层图像经过图像处理，便可重构出样品的高分辨率三维层析图像。

荧光共焦显微内窥成像的原理是通过光纤束将激光传到体内照射样品，以激发样品发出荧光，再经光纤束原路传回荧光，通过探测器获取荧光，用以进行观察、分析。现有技术提供的荧光共焦显微内窥成像系统不具备信号光的同时共聚焦光谱分析能力，在使用时往往不清楚荧光的光谱，不利于对一些结构相似、荧光光强信号相似的样品进行分析。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种荧光共焦显微内窥成像系统，旨在解决现有技术中的荧光共焦显微内窥成像系统不具有光谱分析能力的问题。

本实用新型实施例提供了一种荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，所述荧光共焦显微内窥成像系统包括：

荧光激发单元、图像获取单元、光谱获取单元；

所述荧光激发单元，用于激发待测样品，以获得荧光；

所述图像获取单元，用于获取共焦荧光显微图像；

所述光谱获取单元，用于获取荧光光谱。

从上述本实用新型实施例可知，本实用新型提供的荧光共焦显微内窥成像系统，包括：荧光激发单元、图像获取单元、光谱获取单元，荧光激发单元，用于激发待测样品以获得荧光，图像获取单元，用于获取共焦荧光显微图像，光谱获取单元，用于获取荧光光谱。本实用新型提供的荧光共焦显微内窥成像系统是在现有的荧光共焦显微内窥成像系统的基础上，增加可得到荧光光谱信息的光谱仪以及光路配合使用的光学器件，以实现荧光光谱与共焦荧光显微图像的同时显示，解决了现有的荧光共焦显微内窥成像系统不具有光谱分析能力，当遇到一些物体的结构相似，光强探测无法对其进行区分辨别的问题，同时，本实用新型提供的荧光共焦显微内窥成像系统有利于系统的产业化应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的荧光共焦显微内窥成像系统的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型实施例的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1是本实用新型第一实施例提供的荧光共焦显微内窥成像系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。图1示例的荧光共焦显微内窥成像系统，主要包括：

荧光激发单元、图像获取单元、光谱获取单元。

荧光激发单元，用于激发待测样品以获得荧光；图像获取单元，用于获取共焦荧光显微图像；光谱获取单元，用于获取荧光光谱。

荧光激发单元，包括在荧光激发光路上依次放置的激光光源101、激发滤光片102、双色镜103、第一物镜104、共焦针孔105、第二物镜106、二维扫描器107、扫描透镜108、管镜109、第三物镜110、光纤束111、显微透镜112。

图像获取单元，包括在共焦荧光显微图像获取光路上依次放置的显微透镜112、光纤束111、第三物镜110、管镜109、扫描透镜108、二维扫描器107、第二物镜106、共焦针孔105、第一物镜104、双色镜103、发射滤光片113、荧光分束镜114、第一聚焦透镜115、探测器116。

光谱获取单元，包括在荧光光谱获取光路上依次放置的显微透镜112、光纤束111、第三物镜110、管镜109、扫描透镜108、二维扫描器107、第二物镜106、共焦针孔105、第一物镜104、双色镜103、发射滤光片113、荧光分束镜114、第二聚焦透镜117、光谱仪118。

激光光源101用于产生激发光；

激发滤光片102放置在激光光源101发出的激发光的光路上；

双色镜103放置在激发光经激发滤光片102后的光路上；

第一物镜104放置在激发光经双色镜103透过后的光路上；

共焦针孔105放置在激发光经第一物镜104会聚后的光路上；

第二物镜106放置在激发光经共焦针孔105后的光路上；

二维扫描器107放置在激发光经第二物镜106准直后的光路上；

扫描透镜108放置在激发光经二维扫描器107二维扫描后的光路上，二维扫描器107放置在扫描透镜108的前焦面；

管镜109放置在激发光经扫描透镜108后的光路上，扫描透镜108的后焦面和管镜109的前焦面重合；

第三物镜110放置在激发光经管镜109准直后的光路上；

光纤束111放置在激发光经第三物镜110会聚后的光路上，激发光经第三物镜110耦合进入光纤束111；

显微透镜112放置在激发光经光纤束111后的光路上；

发射滤光片113放置在荧光经双色镜103反射后的光路上，荧光是由激发光激发待测样品2所得到；

荧光分束镜114放置在荧光经发射滤光片113滤波后的光路上；

第一聚焦透镜115放置在荧光经荧光分束镜114透射后的光路上；

探测器116放置在荧光经第一聚焦透镜115聚焦后光路上，探测器116放置在第一聚焦透镜115的后焦面；

第二聚焦透镜117放置在荧光经荧光分束镜114反射后的光路上；

光谱仪118放置在荧光经第二聚焦透镜117聚焦后光路上，光谱仪118放置在第二聚焦透镜117的后焦面。

进一步地，本实用新型第一实施例提供的荧光共焦显微内窥成像系统还包括：终端119。

终端119分别与二维扫描器107、探测器116、光谱仪118电性连接。

进一步地，共焦针孔105的孔径大小能够调节，用于实现信噪比、对比度和分辨率等参数的调节，以增强实用性。

光纤束111中包括多根光纤。

该荧光共焦显微内窥成像系统的工作原理是：

首先由激光光源101发出激发光，该激发光可为连续光或脉冲光，其波长位于荧光染料或自体荧光物质的吸收区；之后，激发光经激发滤光片102滤波，目标波长的光透过，其它波长的光则被阻挡，以提高信噪比；之后，经激发滤光片102滤波后的激发光经双色镜103透射到第一物镜104上，并由第一物镜104会聚到共焦针孔105上，共焦针孔15为孔径大小可调的共焦针孔，可实现信噪比、对比度和分辨率等参数的调节，以增强实用性；之后，经共焦针孔105出射后的激发光由第二物镜106收集并准直，进入二维扫描器107中；之后，经二维扫描器107偏转的激发光经扫描透镜108进入管镜109形成平行光束，选用合适的管镜109，以使该平行光束的直径与管镜109的孔径匹配，以实现最佳聚焦效果，提高分辨率；之后，经管镜109准直后的激发光进入第三物镜110，由第三物镜110会聚耦合进入光纤束111的某根光纤中，此光纤可记为当前时刻激发光入射光纤；之后，由光纤束111的另一端出射后，由显微透镜112聚焦到样品2上；之后，根据光路可逆原则，样品2经激发光激发出的荧光经显微透镜112耦合进入光纤束111中的当前时刻激发光入射光纤中，再经第三物镜110后经透射到管镜109；之后依次经扫描透镜108、二维扫描器107和第二物镜106进入共焦针孔105，共焦针孔105可将荧光光束中、除当前时刻激发光入射光纤以外的其它光纤收集到的荧光阻挡掉；之后，由共焦针孔105滤出的荧光经第一物镜104形成准直光，该准直光再由双色镜103反射到发射滤光片113，由发射滤光片113将残余的激发光阻挡掉，滤出荧光；之后，滤出的荧光一部分通过荧光分束镜114透射，经由第一聚焦透镜115聚焦到探测器116上，由探测器116获得共焦荧光显微图像；经过发射滤光片113滤波之后照射在荧光分束镜114上的荧光，另一部分被荧光分束镜114反射，并由第二聚焦透镜117聚焦到光谱仪118上，由光谱仪118获得荧光光谱。

在本实用新型中，为了获得样品2的荧光共焦图像，二维扫描器107每使得激发光的光束偏转一步，由第三物镜110聚焦耦合到光纤束111中，导入激发光的光纤也随之变化，样品2中激发光的激发光点的位置也对应变化，以达到扫描样品的目的。而光纤束111中与每个位置对应的那根光纤收集的荧光都与共焦针孔15形成共焦探测，因此该光纤收集的荧光可以滤过，光纤束111中的其它光纤收集的荧光则被共焦针孔105阻挡。这样，相对于传统的仅利用光纤束中光纤孔径实现共焦光路的方式，该系统引入共焦针孔105而实现了真正的共轭成像，能够将光纤束中其它邻近光纤收集的干扰荧光信号滤除，而传统利用光纤自身孔径的方式则无法实现该效果。另外，共焦针孔105处于自解扫描光路中，既实现激发光点源效果，又实现了点物发光探测，相较于双孔结构其更简单、性能更稳定，有利于系统产业化。

本实用新型中的二维扫描器107可以是二维振镜、声光器件或其它可实现栅扫描或随机扫描的扫描器。

本实用新型中的双色镜103具有对宽场成像激光全反、而对激发光和荧光高透的特性。

本实用新型中的探测器116可以是光电倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)或其它单点探测器；

本实用新型中的二维扫描器107、探测器116、光谱仪118皆由终端119控制，并由终端119存储及显示数据。

本实用新型提供的荧光共焦显微内窥成像系统，包括：荧光激发单元、图像获取单元、光谱获取单元，荧光激发单元，用于激发待测样品以获得荧光，图像获取单元，用于获取共焦荧光显微图像，光谱获取单元，用于获取荧光光谱。本实用新型提供的荧光共焦显微内窥成像系统是在现有的荧光共焦显微内窥成像系统的基础上，增加可得到荧光光谱信息的光谱仪以及光路配合使用的光学器件，以实现荧光光谱与共焦荧光显微图像的同时显示，解决了现有的荧光共焦显微内窥成像系统不具有同时共聚焦光谱分析能力，当遇到一些物体的结构相似，光强探测无法对其进行同时区分辨别的问题，同时，本实用新型提供的荧光共焦显微内窥成像系统有利于系统的产业化应用。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的荧光共焦显微内窥成像系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，所述荧光共焦显微内窥成像系统包括：

荧光激发单元、图像获取单元、光谱获取单元；

所述荧光激发单元，用于激发待测样品，以获得荧光；

所述图像获取单元，用于获取共焦荧光显微图像；

所述光谱获取单元，用于获取荧光光谱。

2.如权利要求1所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，

所述荧光激发单元，包括在荧光激发光路上依次放置的激光光源、激发滤光片、双色镜、第一物镜、共焦针孔、第二物镜、二维扫描器、扫描透镜、管镜、第三物镜、光纤束、显微透镜。

3.如权利要求2所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，

所述图像获取单元，包括在共焦荧光显微图像获取光路上依次放置的所述显微透镜、所述光纤束、所述第三物镜、所述管镜、所述扫描透镜、所述二维扫描器、所述第二物镜、所述共焦针孔、所述第一物镜、所述双色镜、发射滤光片、荧光分束镜、第一聚焦透镜、探测器。

4.如权利要求3所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，

所述光谱获取单元，包括在荧光光谱获取光路上依次放置的所述显微透镜、所述光纤束、所述第三物镜、所述管镜、所述扫描透镜、所述二维扫描器、所述第二物镜、所述共焦针孔、所述第一物镜、所述双色镜、所述发射滤光片、所述荧光分束镜、第二聚焦透镜、光谱仪。

5.如权利要求4所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，

所述激光光源用于产生激发光；

所述激发滤光片放置在所述激光光源发出的所述激发光的光路上；

所述双色镜放置在所述激发光经所述激发滤光片后的光路上；

所述第一物镜放置在所述激发光经所述双色镜透过后的光路上；

所述共焦针孔放置在所述激发光经所述第一物镜会聚后的光路上；

所述第二物镜放置在所述激发光经所述共焦针孔后的光路上；

所述二维扫描器放置在所述激发光经所述第二物镜准直后的光路上；

所述扫描透镜放置在所述激发光经所述二维扫描器二维扫描后的光路上，所述二维扫描器放置在所述扫描透镜的前焦面；

所述管镜放置在所述激发光经所述扫描透镜后的光路上，所述扫描透镜的后焦面和所述管镜的前焦面重合；

所述第三物镜放置在所述激发光经所述管镜准直后的光路上；

所述光纤束放置在所述激发光经所述第三物镜会聚后的光路上，所述激发光经所述第三物镜耦合进入所述光纤束；

所述显微透镜放置在所述激发光经所述光纤束后的光路上；

所述发射滤光片放置在荧光经所述双色镜反射后的光路上，所述荧光是由所述激发光激发所述待测样品所得到；

所述荧光分束镜放置在所述荧光经所述发射滤光片滤波后的光路上；

所述第一聚焦透镜放置在所述荧光经所述荧光分束镜透射后的光路上；

所述探测器放置在所述荧光经所述第一聚焦透镜聚焦后光路上，所述探测器放置在所述第一聚焦透镜的后焦面；

所述第二聚焦透镜放置在所述荧光经所述荧光分束镜反射后的光路上；

所述光谱仪放置在所述荧光经所述第二聚焦透镜聚焦后光路上，所述光谱仪放置在所述第二聚焦透镜的后焦面。

6.如权利要求5所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，所述系统还包括：

终端；

所述终端分别与所述二维扫描器、所述探测器、所述光谱仪电性连接。

7.如权利要求6所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，所述共焦针孔的孔径大小能够调节。

8.如权利要求7所述的荧光共焦显微内窥成像系统，其特征在于，所述光纤束中包括多根光纤。