CN217007843U - 深度成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学显微成像技术领域，尤其涉及一种深度成像系统。本公开实施例提供的深度成像系统，包括第一物镜、光束调整组件、分光元件、第一成像装置、第二物镜以及位于第二物镜后方的反射元件、第二成像装置。本公开提供的深度成像系统将第一物镜的倍率设置为低于第二物镜的倍率，第一物镜低倍率的设置，使其可以收集到较多的信息，也即便于第二成像装置收集到深度较大的信息，同时为了使第二物镜可以满足收集垂直面或倾斜面的信息，同时设置为了光束调整组件用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束，进而便于第二物镜可以全部接收到第二成像光束，使得第二成像装置收集到深度较大的信息。

Description

深度成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学显微成像技术领域，尤其涉及一种深度成像系统。

背景技术

生物样本(如生物组织和细胞)的显微成像在科学研究、病理诊断等诸多科研和应用领域有着极其重要的作用和意义。

相关技术中，显微成像装置可以成像第一预定平面图像与第二预定平面图像。

此种方法较的显微成像系统成像深度单一且较小，无法满足厚度较大样本的显微成像要求。若要达到深度较大样本的深度信息，需要较长的时间。

实用新型内容

本实用新型提供一种深度成像系统，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本实用新型的第一个方面是提供一种深度成像系统，深度成像系统包括第一物镜、光束调整组件、分光元件、第一成像装置、第二物镜以及位于第二物镜后方的反射元件、第二成像装置。第一物镜用于对目标样本成像以得到第一成像光束，光束调整组件设置在第一成像光束的传输路径上，用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束。分光元件设置在第二成像光束的传输路径上，用于将第二成像光束分成沿不同方向传输的第三成像光束和第四成像光束。第一成像装置设置在第三成像光束的传输路径上，用于接收第三成像光束以成像目标样本的第一图像信息。第二物镜用于接收第四成像光束以得到第五成像光束；其中，第二物镜的倍率大于第一物镜的倍率并且第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度。第二成像装置设置在第五成像光束的传输路径上，用于接收第五成像光束以成像目标样本的第二图像信息。

在根据第一方面的可选的实施例中，光束调整组件包括沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的透镜组；沿着第一成像光束的传输路径，透镜组中透镜的焦距递减。需要说明的是，采用沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的透镜组，且透镜组的透镜焦距沿着第一成像光束的传输路径递减，因此第一成像光束经过透镜组之后，其直径将被缩小，进而适应第二物镜的数值孔径，便于将第一物镜收集到的信息全部收集，避免缺失。

在根据第一方面的可选的实施例中，透镜组包括沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的第一透镜以及第二透镜，第一透镜的焦距大于第二透镜。

在根据第一方面的可选的实施例中，反射元件包括第一反射镜，第一反射镜可绕第二物镜的光轴转动。需要说明的是，第一反射镜可绕第二物镜的光轴转动，进而可使得第一成像装置接收到目标样本的多个第一图像信息，使得第二成像装置接收到目标样本的多个第二图像信息，多个第一图像信息配合多个第二图像信息配合使用可直接获取到生物样本的三维信息。

在根据第一方面的可选的实施例中，光束调整组件还包括沿第一成像光束的传输路径布置的振镜，振镜设置于透镜组中的相邻透镜之间。

需要说明的是，设置振镜，便于实现快速扫描，具体地，振镜的工作原理是将光束入射到振镜的反射面上，用计算机控制反射镜的反射角度，进而达到光束的快速偏转，使具有一定振动频率地振动，进而使得第一成像装置以及第二成像装置快速成像多个第一图像信息以及第二图像信息，也即实现快速扫描。便于在同样的时间内扫描的图像数量增加，提高了扫描效率，使得扫描时间缩短。同时，设置单个振镜，可以使得在探测深度提升的同时，保证探测速度的增加，实现实时三维深度显微成像。

在根据第一方面的可选的实施例中，光束调整组件还包括沿第一成像光束的传输路径布置的振镜组，振镜组设置于透镜组中的相邻透镜之间。

需要说明的是，设置振镜组，通常为在光路中合理放置的偶数个振镜，可以使得在探测深度提升、保证探测速度的增加的同时，简化光路调节的繁琐，也即增加了光路的鲁棒性，实现实时的三维显微成像。

在根据第一方面的可选的实施例中，沿第一成像光束的传输路径布置的振镜为第一振镜，沿第一成像光束的传输路径，第一透镜、第一振镜、第二透镜依次间隔布置；第一振镜的反射面与第一透镜的光轴呈夹角设置，第一振镜的反射面与第二透镜的光轴呈夹角设置，第一透镜的光轴和第二透镜的光轴垂直。需要说明的是，在本实施例中，在第一透镜与第二透镜之间设置第一振镜，且第一振镜的反射面与第一透镜的光轴呈夹角设置，第一振镜的反射面与第二透镜的光轴呈夹角设置，第一透镜的光轴和第二透镜的光轴垂直，在通过第一振镜可以实现快速扫描的同时，还可以实现改变了光束的传播路径的方向。便于用户在安装过程中，适应已有的装置的装配。便于在同样的时间内扫描的图像数量增加，提高了扫描效率，使得扫描时间缩短。同时，设置单个振镜，可以使得在探测深度提升的同时，保证探测速度的增加，实现实时三维深度显微成像。

在根据第一方面的可选的实施例中，振镜组包括第二振镜和第三振镜，沿第一成像光束的传输路径，第一透镜、第二振镜、第三振镜和第二透镜依次间隔布置；第二振镜的反射面与第三振镜的反射面平行；第二振镜的反射面与第一透镜呈夹角设置，第三振镜的反射面与第二透镜呈夹角设置；第一透镜的光轴和第二透镜的光轴平行。需要说明的，在本实施例中，在第一透镜与第二透镜之间设置了第二振镜与第三振镜，第二振镜的反射面与第三振镜的反射面平行，在运行过程中，第二振镜与第三振镜可采用同步振动，便于实现在快速扫描时，成像的稳定性。通过采用在光路中合理放置的偶数个振镜，可以使得在探测深度提升、保证探测速度的增加的同时，简化光路调节的繁琐，也即增加了光路的鲁棒性，实现实时的三维显微成像。

在根据第一方面的可选的实施例中，第一物镜的倍率为60x、40x、20x、10x、1x或0.5x；第二物镜的倍率为100x或60x。

在根据第一方面的可选的实施例中，第二物镜孔径角的一半小于第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度。需要说明的是，当第二物镜的孔径角的一半满足小于第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度，此时可以使得被反射元件反射的光被第二物镜接收。

在根据第一方面的可选的实施例中，反射元件包括驱动件，驱动件与第一反射镜传动连接，用于驱动第一反射镜绕第二物镜的光轴转动。需要说明的是，设置驱动件用于驱动第一反射镜绕第二物镜的光轴转动，便于实现第一反射镜转动的自动化，进而提升工作效率。

在根据第一方面的可选的实施例中，深度成像系统还包括设置在第一物镜远离光束调整组件一侧的用于承载样品的样品台。需要说明的，具体地，设置样品台便于承载生物样品。

在根据第一方面的可选的实施例中，深度成像系统还包括光源，光源设置于样品台背离第一物镜的一侧。

在根据第一方面的可选的实施例中，第一成像光束的传输路径上设置有用于将第一成像光束反射到光束调整组件的第二反射镜。需要说明的，具体地，在本实施例中，设置第二反射镜用于改变第一成像光束的传输路径，第一成像光束经过第二反射镜的反射后，照向光束调整组件。

在根据第一方面的可选的实施例中，第一成像装置和第二成像装置的光路上游各设置有一个透镜。

本公开实施例提供的深度成像系统，包括第一物镜、光束调整组件、分光元件、第一成像装置、第二物镜以及位于第二物镜后方的反射元件、第二成像装置。第一物镜用于对目标样本成像以得到第一成像光束，光束调整组件设置在第一成像光束的传输路径上，用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束。分光元件设置在第二成像光束的传输路径上，用于将第二成像光束分成沿不同方向传输的第三成像光束和第四成像光束。第一成像装置设置在第三成像光束的传输路径上，用于接收第三成像光束以成像目标样本的第一图像信息。第二物镜用于接收第四成像光束以得到第五成像光束；其中，第二物镜的倍率大于第一物镜的倍率并且第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度。第二成像装置设置在第五成像光束的传输路径上，用于接收第五成像光束以成像目标样本的第二图像信息。本公开提供的深度成像系统将第一物镜的倍率设置为低于第二物镜的倍率，第一物镜基于其低倍率的设置，使其可以收集到较多的信息，也即便于第二成像装置收集到深度较大的信息，同时为了使第二物镜可以满足收集垂直面或倾斜面的信息，第二物镜需要设置为高倍率，在本申请中，为了使第一物镜收集到的信息便于第二物镜全部接收，因此同时设置为了光束调整组件用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束，进而便于第二物镜可以全部接收到第二成像光束，使得第二成像装置收集到深度较大的信息，例如，采用本公开提供的深度成像系统可以达到探测深度为毫米级别，这相对于现有技术中的深度成像系统可以达到的百微米级别的探测深度来说，具备有实质性进展。

本实用新型的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为本公开实施例提供的深度成像系统采用一种光束调整组件时的整体结构示意图；

图2为本公开实施例提供的深度成像系统采用又一种光束调整组件时的整体结构示意图；

图3为本公开实施例提供的深度成像系统采用再一种光束调整组件时的整体结构示意图。

附图标记：

11-第一物镜；111-第二反射镜；

12-光束调整组件；121-第一透镜；

123-第二透镜；125-第一振镜；

127-第二振镜；129-第三振镜；

13-分光元件；

14-第一成像装置；141-第三透镜；

15-第二物镜；

16-反射元件；161-第一反射镜；

17-第二成像装置；171-第四透镜；

18-样品台；19-光源。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

三维显微成像装置包括第一物镜、光学部件、第二物镜、反射装置、驱动装置、第一成像装置以及第二成像装置，第一物镜对目标样本成像得到第一成像光束，镜片组接收第一成像光束并将第一成像光束转化为第二成像光束；第二成像光束投影至第一像平面以形成目标样本的第一预定平面图像，以及将第二成像光束投影至第二像平面以形成目标样本的第二预定平面图像；目标样本的第一预定平面图像和目标样本的第二预定平面图像呈预定角度；驱动装置用于驱动镜片组动作，以形成不同的第一预定平面图像以及不同的第二预定平面图像，将多个第一预定平面图像与多个第二预定平面图像的成像通过数据合成等算法，实现三维立体成像，再通过构成的三维立体图像进行观测欲观测的倾斜或轴向方向的图像。

此种显微成像系统成像深度较小，在许多实际应用场景中依然需要在竖直方向移动样品来满足成像深度的需求，这无疑增加了观测时间和数据处理的复杂度。

有鉴于此，本申请实施例提供的深度成像系统，将第一物镜的倍率设置为低于第二物镜的倍率，同时设置用于调整第一物镜收集到的光束，使得第二物镜便于全部接收光束信息的光束调整组件，进而实现通过低倍率的第一物镜收集较多的信息，进而便于第二成像装置收集到深度较大的信息。

具体而言，本公开实施例提供的深度成像系统，包括第一物镜、光束调整组件、分光元件、第一成像装置、第二物镜以及位于第二物镜后方的反射元件、第二成像装置。第一物镜用于对目标样本成像以得到第一成像光束，光束调整组件设置在第一成像光束的传输路径上，用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束。分光元件设置在第二成像光束的传输路径上，用于将第二成像光束分成沿不同方向传输的第三成像光束和第四成像光束。第一成像装置设置在第三成像光束的传输路径上，用于接收第三成像光束以成像目标样本的第一图像信息。第二物镜用于接收第四成像光束并得到第五成像光束；其中，第二物镜的倍率大于第一物镜的倍率并且第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度。第二成像装置设置在第五成像光束的传输路径上，用于接收第五成像光束以成像目标样本的第二图像信息。本公开提供的深度成像系统将第一物镜的倍率设置为低于第二物镜的倍率，第一物镜基于其低倍率的设置，使其可以收集到较多的信息，也即便于第二成像装置收集到深度较大的信息，同时为了使第二物镜可以满足收集垂直面或倾斜面的信息，第二物镜需要设置为高倍率，在本申请中，为了使第一物镜收集到的信息便于第二物镜全部接收，因此同时设置为了光束调整组件用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束，进而便于第二物镜可以接收到第二成像光束的全部，使得第二成像装置收集到的深度较大的信息不会在传输过程中损失，例如，采用本公开提供的深度成像系统可以达到探测深度为毫米级别，这相对于现有技术中的深度成像系统可以达到的百微米级别的探测深度来说，具备有实质性进展。

图1为本公开实施例提供的深度成像系统采用一种光束调整组件时的整体结构示意图；图2为本公开实施例提供的深度成像系统采用另一种光束调整组件时的整体结构示意图；图3为本公开实施例提供的深度成像系统采用再一种光束调整组件时的整体结构示意图。请参照图1、图2以及图3，本申请实施例提供的深度成像系统，深度成像系统包括第一物镜11、光束调整组件12、分光元件13、第一成像装置14、第二物镜15以及位于第二物镜15后方的反射元件16、第二成像装置17。第一物镜11用于对目标样本10成像以得到第一成像光束，光束调整组件12设置在第一成像光束的传输路径上，用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束。分光元件13设置在第二成像光束的传输路径上，用于将第二成像光束分成沿不同方向传输的第三成像光束和第四成像光束。第一成像装置14设置在第三成像光束的传输路径上，用于接收第三成像光束以成像目标样本10的第一图像信息。第二物镜15用于接收第四成像光束并得到第五成像光束；其中，第二物镜15的倍率大于第一物镜11的倍率并且第二物镜15的光轴与反射元件16的反射面之间形成预定角度。第二成像装置17设置在第五成像光束的传输路径上，用于接收第五成像光束以成像目标样本10的第二图像信息。

本公开提供了第一物镜11，第一物镜11用于对目标样本10成像以得到第一成像光束。示例性地，在本实施例中，第一物镜11可以为油镜、空气镜或长工作距离物镜。示例性地，在本实施例中，第一物镜11的倍率可以为60x、40x、20x、10x、1x或更低，如0.5x。具体地，在本实施例中，第一物镜11为倍率为10x的空气镜。

本公开提供的第二物镜15用于接收第四成像光束并得到第五成像光束，第二物镜15的倍率大于第一物镜11的倍率。示例性地，在本实施例中，第二物镜15可以为油镜或空气镜，第二物镜15的孔径角的一半小于第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度。

需要说明的是，当第二物镜15的孔径角的一半满足小于第二物镜15的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度，此时可以使得被反射元件反射的光被第二物镜15接收。

示例性地，在本实施例中，第二物镜15的倍率可以为100x或60x，需要说明的是，由于第二物镜15的倍率高于第一物镜11的倍率，因此，可以理解的，当第二物镜15的倍率为100x时，第一物镜11可以为60x、40x、20x、10x、1x或0.5x。当第二物镜15的倍率为60x时，第一物镜11可以为40x、20x、10x、1x或0.5x。

示例性地，在本实施例中，第二物镜15为数值孔径为1.3的100x油镜。在本申请的其中一个具体实施例中，深度成像系统的第一物镜11为10x的空气镜，第二物镜15为1.3的100x油镜。

在本申请的其中一个具体实施例中，深度成像系统的第一物镜11为10x的空气镜，第二物镜15为1.3的100x油镜，对生物样品的扫描，其成像深度可以达到2.4mm，可以实现深度三维立体成像。

本公开提供的反射元件16位于第二物镜15后方，第二物镜15的光轴与反射元件16的反射面之间形成预定角度。需要说明的是，经过分光元件13传输的第四成像光束经过第二物镜15后经过反射元件16的反射后经过第二物镜15得到第五成像光束，第五成像光束经过分光元件13后由第二成像装置17接收。

示例性地，反射元件16包括第一反射镜161。第一反射镜161可绕第二物镜15的光轴转动。需要说明的是，第一反射镜161可绕第二物镜15的光轴转动，进而可使得第一成像装置14接收到目标样本的多个第一图像信息，使得第二成像装置17接收到目标样本的多个第二图像信息，多个第一图像信息配合多个第二图像信息配合使用可直接获取到生物样本的三维信息。

示例性地，反射元件16包括驱动件，驱动件与第一反射镜161传动连接，用于驱动第一反射镜161绕第二物镜15的光轴转动，以便反射来自第二物镜15的光束并通过第二物镜15传输出去，转动第一反射镜161用于形成不同的第二预定平面图像。

示例性地，第一反射镜161与第二物镜15的光轴之间的夹角可以为0°-45°，示例性地，在本实施例中，当第一反射镜161与第二物镜15的光轴之间的夹角为45°时，观测到的目标样本10的深度最深。

本公开提供的光束调整组件12，设置在第一成像光束的传输路径上，用于缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束。示例性地，在本实施例中，光束调整组件12包括沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的透镜组；沿着第一成像光束的传输路径，透镜组中透镜的焦距递减。需要说明的是，采用沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的透镜组，且透镜组的透镜焦距沿着第一成像光束的传输路径递减，因此第一成像光束经过透镜组之后，其直径将被缩小，进而适应第二物镜15的通光孔径，便于将第一物镜11收集到的信息全部收集，避免缺失。

示例性地，在本实施例中，透镜组包括沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的第一透镜121以及第二透镜123，第一透镜121的焦距大于第二透镜123。需要说明的，在本实施例中，透镜组设置为沿着第一成像光束的传输路径间隔布置的第一透镜121以及第二透镜123，可以理解的，这里并不对透镜组所包括透镜的具体数量进行限定，在其他具体实施例中，可以根据用户的需求，将透镜组中的透镜的个数设置为其他数量，例如，将透镜组设置为沿着第一成像光束传输路径设置的三个透镜、四个透镜或者五个透镜等。

在可选地示例性实施例中，第一透镜121与第二透镜123相对设置，第一透镜121的光轴与第二透镜123的光轴位于同一直线上。具体地，在本实施例中，第一透镜121与第二透镜123相对设置，第一透镜121的光轴与第二透镜123的光轴位于同一直线上，采用两个透镜构成透镜组，且呈直线排列，该结构简单，且可有效地达到收缩光束的目的。采用该设置时，第一成像光束的传输路径为，第一成像光束依次经过第一透镜121、第二透镜123，然后照向分光元件13。

在可选地示例性实施例中，光束调整组件12还包括沿第一成像光束的传输路径布置的振镜，振镜设置于透镜组中的相邻透镜之间。需要说明的是，设置振镜，便于实现快速扫描，此时反射元件16可以固定为一个角度。具体地，振镜的工作原理是将光束入射到振镜的反射面上，用计算机控制振镜的反射角度，进而达到光束的快速偏转，进而使得第一成像装置14以及第二成像装置17快速成像多个第一图像信息以及第二图像信息，也即实现快速扫描。同时振镜的扫描的速度是可以达到100k/s，扫描一次的时间为0.01ms。人类视觉暂留时间为0.1s，在这0.1s的时间内，振镜可以扫描10000张图像。便于在同样的时间内扫描的图像数量增加，提高了扫描效率，使得扫描时间缩短。同时，设置单个振镜，可以使得在探测深度提升的同时，保证探测速度的增加，实现实时三维深度显微成像。

还需要说明的是，采用该设置时，第一成像光束的传输路径为，第一成像光束依次经过第一透镜121、振镜或者振镜组、第二透镜123，然后照向分光元件13。

在可选地示例性实施例中，沿第一成像光束的传输路径布置的振镜为第一振镜125，沿第一成像光束的传输路径，第一透镜121、第一振镜125、第二透镜123依次间隔布置；第一振镜125的反射面与第一透镜121的光轴呈夹角设置，第一振镜125的反射面与第二透镜123的光轴呈夹角设置，第一透镜121的光轴和第二透镜123的光轴垂直。需要说明的是，在本实施例中，在第一透镜121与第二透镜123之间设置第一振镜125，且第一振镜125的反射面与第一透镜121的光轴呈夹角设置，第一振镜125的反射面与第二透镜123的光轴呈夹角设置，第一透镜121的光轴和第二透镜123的光轴垂直，在通过第一振镜125可以实现快速扫描的同时，还可以实现改变了光束的传播路径的方向。便于用户在安装过程中，适应已有的装置的装配。采用该设置时，第一成像光束的传输路径为，第一成像光束依次经过第一透镜121、并由第一振镜125的反射面反射照向第二透镜123，经过第二透镜123然后照向分光元件13。同时，设置单个振镜，可以使得在探测深度提升的同时，保证探测速度的增加，实现实时深度显微成像。

在可选地示例性实施例中，光束调整组件12还包括沿第一成像光束的传输路径布置的振镜组，振镜组设置于透镜组中的相邻透镜之间。需要说明的是，设置振镜组，通常为在光路中合理放置的偶数个振镜，可以使得在探测深度提升、保证探测速度的增加的同时，简化光路调节的繁琐，也即增加了光路的鲁棒性，实现实时的三维显微成像。

在可选地示例性实施例中，振镜组包括第二振镜127和第三振镜129，沿第一成像光束的传输路径，第一透镜121、第二振镜127、第三振镜129和第二透镜123依次间隔布置；第二振镜127的反射面与第三振镜129的反射面平行；第二振镜127的反射面与第一透镜121的光轴呈夹角设置，第三振镜129的反射面与第二透镜123的光轴呈夹角设置；第一透镜121的光轴和第二透镜123的光轴平行。需要说明的，在本实施例中，在第一透镜121与第二透镜123之间设置了第二振镜127与第三振镜129，第二振镜127的反射面与第三振镜129的反射面平行，在运行过程中，第二振镜127与第三振镜129可采用同步振动，便于实现在快速扫描时，成像的稳定性。采用该设置时，第一成像光束的传输路径为，第一成像光束依次经过第一透镜121、并由第二振镜127的反射面反射照向第三振镜129，经过第三振镜129的反射照向第二透镜123，经过第二透镜123然后照向分光元件13。

需要说明的是，采用两个平行相对的振镜，从平行振镜组出射的光束相比于入射光束在竖直方向上平移的距离与入射光束距离第二振镜127的中心点的距离无关，因此入射光束不必调节至第三振镜129中心位置处，从而降低了光路调节难度。可以使得在探测深度提升、保证探测速度的增加的同时，简化光路调节的繁琐，实现鲁棒性好的实时三维深度显微成像。

本公开提供的分光元件13，设置在第二成像光束的传输路径上，用于将第二成像光束分成沿不同方向传输的第三成像光束和第四成像光束。示例性地，分光元件13设置在第二成像光束的传输路径上，且与第二成像光束的传输路径呈夹角设置，便于实现第二成像光束照向分光元件13时既可以穿过分光元件13得到第三成像光束，也可以经过分光元件13的反射得到第四成像光束；其中第三成像光束由第一成像装置14接收以成像目标样本10的第一图像信息；第四成像光束由第二物镜15接收后，经过设置在第二物镜15后方的反射元件16反射后经过第二物镜15得到第五成像光束，第五成像光束经过分光元件13后由第二成像装置17接收以成像目标样本10的第二图像信息。示例性地，分光元件13可以是半透半反射镜。

为了保证实现第一光束经过光束调整组件12后直径缩小，在安装过程中，第一透镜121、第二透镜123、第二振镜127、第三振镜129的安装距离应满足以下公式：f₁＝a₁+a₂；f₂＝b₁+b₂；且f₁>f₂；其中，f₁为第一透镜121的焦距，f₂为第二透镜123的焦距；a₁为第一透镜121的光心与第一振镜125的距离，a₂为第二振镜127与第二振镜127的虚焦点之间的距离，b₁为第二振镜127的虚焦点与第三振镜129之间的距离，b₂为第三振镜129与第二透镜123的光心之间的距离。

本公开提供的第一成像装置14设置在第三成像光束的传输路径上，用于接收第三成像光束以成像目标样本10的第一图像信息。需要说明的是，第一成像装置14可以为相机。示例性地，在第一成像装置14的光路上游的透镜，为了图示区分，此处的透镜为第三透镜141，光束的传输路径为，第三成像光束经过第三透镜141后被第一成像装置14接收。

本公开提供的第二成像装置17设置在第五成像光束的传输路径上，用于接收第五成像光束以成像目标样本10的第二图像信息。需要说明的是，第二成像装置17可以为相机。示例性地，在第二成像装置17的光路上游的透镜，为了图示区分，此处的透镜为第四透镜171，光束的传输路径为，第五成像光束依次经过第二物镜15、分光元件13以及第四透镜171后被第二成像装置17接收。

在可选地示例性实施例中，深度成像系统还包括设置在第一物镜11远离光束调整组件12一侧的用于承载样品的样品台18。需要说明的，具体地，设置样品台便于承载生物样品。

在可选地示例性实施例中，深度成像系统还包括光源19。可选的，光源19设置于样品台18背离第一物镜11的一侧；可选的，样品台18具有透光的通孔。需要说明的，具体地，在本实施例中，设置有光源19，且将光源19设置在样品台18背离第一物镜11的一侧，为了使样品得到光照，光源19的光线可以透过样品台，样品台18具有透光的通孔。

在可选地示例性实施例中，第一成像光束的传输路径上设置有用于将第一成像光束反射到光束调整组件12的第二反射镜111。需要说明的，具体地，在本实施例中，设置第二反射镜111用于改变第一成像光束的传输路径，第一成像光束经过第二反射镜111的反射后，照向光束调整组件12。

为了便于理解本公开提供的深度成像系统的结构，现将采用本公开提供的深度成像系统的工作过程描述如下：

将待观测的样品置于带有光源19的样品台上，第一物镜11对准样品，并对目标样本10成像以得到第一成像光束；第一成像光束经过第二反射镜111的反射，进入到光束调整组件12，经过光束调整组件12缩小第一成像光束的直径以得到第二成像光束，第二成像光束照向分光元件13，其中第二成像光束穿过分光元件13的部分为第三成像光束，第三成像光束经过第三透镜141后被第一成像装置14接收以成像目标样本10的第一图像信息；第二成像光束照向分光元件13，经分光元件13反射的部分为第四成像光束，第四成像光束被第二物镜15接收，并经过第二物镜15后方设置的第一反射镜161反射后经过第二物镜15得到第五成像光束，第五成像光束依次经过分光元件13、第四透镜171后被第二成像装置17接收以成像目标样本10的第二图像信息。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (15)

1.一种深度成像系统，其特征在于，包括：

第一物镜，用于对目标样本成像以得到第一成像光束；

光束调整组件，设置在所述第一成像光束的传输路径上，用于缩小所述第一成像光束的直径以得到第二成像光束；

分光元件，设置在所述第二成像光束的传输路径上，用于将所述第二成像光束分成沿不同方向传输的第三成像光束和第四成像光束；

第一成像装置，设置在所述第三成像光束的传输路径上，用于接收所述第三成像光束以成像所述目标样本的第一图像信息；

第二物镜以及位于所述第二物镜后方的反射元件，用于接收所述第四成像光束以得到第五成像光束；其中，所述第二物镜的倍率大于所述第一物镜的倍率并且所述第二物镜的光轴与所述反射元件的反射面之间形成预定角度；以及，

第二成像装置，设置在所述第五成像光束的传输路径上，用于接收所述第五成像光束以成像所述目标样本的第二图像信息。

2.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述光束调整组件包括沿着所述第一成像光束的传输路径间隔布置的透镜组；沿着所述第一成像光束的传输路径，所述透镜组中透镜的焦距递减。

3.根据权利要求2所述的深度成像系统，其特征在于，所述透镜组包括沿着所述第一成像光束的传输路径间隔布置的第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜的焦距大于所述第二透镜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的深度成像系统，其特征在于，所述反射元件包括第一反射镜，所述第一反射镜可绕所述第二物镜的光轴转动。

5.根据权利要求3所述的深度成像系统，其特征在于，所述光束调整组件还包括沿所述第一成像光束的传输路径布置的振镜，所述振镜设置于所述透镜组中的相邻透镜之间。

6.根据权利要求3所述的深度成像系统，其特征在于，所述光束调整组件还包括沿所述第一成像光束的传输路径布置的振镜组，所述振镜组设置于所述透镜组中的相邻透镜之间。

7.根据权利要求5所述的深度成像系统，其特征在于，沿所述第一成像光束的传输路径布置的振镜为第一振镜，

沿所述第一成像光束的传输路径，所述第一透镜、第一振镜、第二透镜依次间隔布置；

所述第一振镜的反射面与所述第一透镜的光轴呈夹角设置，所述第一振镜的反射面与所述第二透镜的光轴呈夹角设置，所述第一透镜的光轴和所述第二透镜的光轴垂直。

8.根据权利要求6所述的深度成像系统，其特征在于，所述振镜组包括第二振镜和第三振镜，

沿所述第一成像光束的传输路径，所述第一透镜、第二振镜、第三振镜和第二透镜依次间隔布置；

所述第二振镜的反射面与所述第三振镜的反射面平行；

所述第二振镜的反射面与所述第一透镜呈夹角设置，所述第三振镜的反射面与所述第二透镜呈夹角设置；

所述第一透镜的光轴和所述第二透镜的光轴平行。

9.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述第一物镜的倍率为60x、40x、20x、10x、1x或0.5x；所述第二物镜的倍率为100x或60x。

10.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述第二物镜的孔径角的一半小于第二物镜的光轴与反射元件的反射面之间形成预定角度。

11.根据权利要求4所述的深度成像系统，其特征在于，所述反射元件包括驱动件，所述驱动件与所述第一反射镜传动连接，用于驱动所述第一反射镜绕所述第二物镜的光轴转动。

12.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述深度成像系统还包括设置在所述第一物镜远离所述光束调整组件一侧的用于承载样品的样品台。

13.根据权利要求12所述的深度成像系统，其特征在于，所述深度成像系统还包括光源，所述光源设置于所述样品台背离所述第一物镜的一侧。

14.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述第一成像光束的传输路径上设置有用于将所述第一成像光束反射到所述光束调整组件的第二反射镜。

15.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述第一成像装置和所述第二成像装置的光路上游各设置有一个透镜。

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