CN218782468U - 光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学成像系统，所述光学成像系统包括：激光器、激光适配器及显微镜主机；其中，激光器用于向所述激光适配器发射激光；激光适配器用于接收激光器发射的激光，并对激光进行调整适配，然后将调整适配后的激光传输至显微镜主机；所述显微镜主机设置为用于将激光传输至显微镜探头，并控制显微镜探头对活体进行激光扫描而产生用于成像的荧光信号。本申请提供的技术方案中，激光器产生的激光经过激光适配器，激光适配器将接收的各种不同的激光信号转换成统一的激光信号输出，这样即使更换激光器或者激光器的位置产生了变化，均能够使得激光与后续连接的设备适配。

Description

光学成像系统

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种光学成像系统。

背景技术

在自由活动的活体动物中直接记录其神经元活动是研究动物行为与神经功能之间的关系最直接有效的方法之一。而多光子光学成像系统凭借其良好的光学切片能力及较深的穿透深度成为对神经元观测中最重要和最广泛使用的工具。其中，多光子光学成像系统可以是双光子、三光子、拉曼等非线性激光扫描显微镜设备。

传统的多光子光学成像系统中，激光器与光学调节架固定在光学平台上的方式进行光路的调节，光路经过整形之后，通过反射镜进入到显微镜主机，因为从激光器至显微镜主机之间的光路为空间光路，因此显微镜主机也必须稳定的固定在光学平台上，以保证主体内部的光路不会受到外力而发生偏转，从而影响显微镜的性能。

但是，由于周边通常会放置很多模块，如光束整形、电路控制模块、各种驱动器、荧光收集模块、宽场荧光模块、激光模块等等，设备繁杂，接线复杂，且各模块之间容易受到信号的干扰和人为的误操作，从而导致光路容易产生偏转。

另外，光路和显微镜主机是固定的，对显微镜主体有位置和方向要求的实验无法变通或者实现，比如激光光路和显微镜主体不在一个平台上，甚至是不在一个房间里，传统方式是无法实现的。如果要更换激光器，或者激光器的距离改变，由于激光器发出的激光产生变化，则均需要重新调节所有光路，有些甚至因为激光器的参数差异较大而无法适配。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种光学成像系统，以解决传统的光学成像系统中，由于激光器发出的激光发生变化，需要重新调整光路，使用灵活性差等问题。

本申请提供一种光学成像系统，所述光学成像系统包括：激光器、激光适配器及显微镜主机；其中，

所述激光器用于向所述激光适配器发射激光；

所述激光适配器用于接收所述激光器发射的激光，并对所述激光进行调整适配，然后将所述调整适配后的激光传输至所述显微镜主机；

所述显微镜主机设置为用于将激光传输至显微镜探头，并控制所述显微镜探头对活体进行激光扫描而产生荧光信号。

可选地，所述光学成像系统还包括连接在所述激光适配器和所述显微镜主机之间的第一传输光纤，所述激光适配器将调整适配后的激光通过所述第一传输光纤传输至所述显微镜主机。

可选地，所述显微镜主机包括激光耦合模块，所述激光耦合模块的激光输入端与所述第一传输光纤连接，激光输出端通过第二传输光纤与所述显微镜探头连接；

所述激光耦合模块用于将从所述第一传输光纤接收的激光进行调整处理后通过所述第二传输光纤传输至所述显微镜探头。

可选地，所述激光适配器包括用于检测激光功率的第一功率检测器件；

所述激光耦合模块包括用于检测激光功率的第二功率检测器件。

可选地，所述第一功率检测器件靠近所述激光适配器的激光输出端，所述第二功率检测器件靠近所述激光耦合模块的激光输入端。

可选地，所述激光适配器包括适配器壳体以及位于所述适配器壳体内的光束变换装置和第一光束稳定装置；其中，

所述光束变换装置用于对进入所述激光适配器的激光进行光束变换；

所述第一光束稳定装置设置在所述光束变化装置沿激光传输方向的下游，用于调整激光的传输方向，以纠正激光光束在所述激光适配器的激光输出端的实际位置与理想位置的偏差。

可选地，所述激光耦合模块包括耦合器壳体、色散补偿元件、声光调制器和第二光束稳定装置，所述色散补偿元件、所述声光调制器和所述第二光束稳定装置均设置在所述耦合器壳体内且沿激光的传输方向依次设置；其中，

所述色散补偿元件用于补偿由传输光纤在传输激光过程中引起的负色散；

所述声光调制器用于调节激光的强度；

所述第二光束稳定装置用于调整激光传输方向，以纠正激光光束在所述激光耦合模块的激光输出端的实际位置与理想位置的偏差。

可选地，所述显微镜主机还包括荧光采集模块及扫描控制模块；

所述扫描控制模块设置为通过控制电缆与所述显微镜探头连接，用于控制所述显微镜探头进行激光扫描以产生荧光信号；

所述荧光收集模块设置为通过荧光收集光纤与所述显微镜探头连接，用于通过所述荧光收集光纤收集所述显微镜探头输出的荧光信号。

可选地，所述显微镜主机还包括宽场搜寻模块；

所述宽场搜寻模块设置为用于对活体进行宽视野成像，以在活体上搜寻用于安装所述显微镜探头的目标区域。

可选地，所述光学成像系统还包括工作台，所述工作台包括工作台主机和显示器；

所述工作台主机与所述显微镜主机连接，所述显微镜主机对收集的所述荧光信号进行处理后传输至所述工作台主机，且所述显示器显示成像；

所述工作台主机还对所述显微镜主机发送控制指令。

本申请提供的技术方案中，激光器产生的激光经过激光适配器，激光适配器可以对激光光束进行放大、缩小和变焦等变换，将接收的各种不同的激光信号转换成统一的激光信号输出，使得激光与后续连接的设备适配，利于达到系统的最佳性能。这样可以使用各种不同参数的激光器，或者即使激光器的距离发生变化，通过激光适配器对接收的激光进行变换处理后，也能向显微镜主机输出适配的激光光束。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为根据本申请的一个实施例中光学成像系统的结构示意图；

图2为根据本申请的一个实施例中光学成像系统的光路示意图；

图3为根据本申请的一个实施例中激光适配器的结构示意图；

图4为图3所示的激光适配器的内部结构示意图；

图5为根据本申请的一个实施例中激光耦合模块的结构示意图；

图6为图5所示的激光耦合模块的内部结构示意图；

图7为根据本申请的一个实施例中显微镜主机的结构示意图；

图8为图7所示的显微镜主机的遮光门处于打开状态的结构示意图；

图9为图8所示的显微镜主机处于分解状态的示意图；

图10为根据本申请的一个实施例中移动模块、活体安装装置以及视野搜寻适配器的配合安装示意图；

图11为根据本申请的一个实施例中宽场搜寻模块安装在激光耦合模块上的结构示意；

图12为根据本申请的一个实施例中控制箱的结构示意图；

图13为图12所示的控制箱的主视图；

图14为根据本申请的一个实施例中收纳装置的结构示意图。

附图标记说明：

100-激光器；200-激光适配器；201-适配器壳体；202-第一固定反射镜；203-第二固定反射镜；204-光束变换装置；205-第一偏转反射镜；206-第二偏转反射镜；207-位置探测器；208-第一功率检测器件；209-第一分光镜；210-开关装置；211-激光输入端；212-激光输出端；213-支撑腿；214-激光耦合器；300-显微镜主机；1-安装主体；11-底座；12-安装架；13-支撑板；2-遮光门；3-激光耦合模块；31-激光输入端；32-激光输出端；33-耦合器壳体；311-第二功率检测器件；321-第二分光镜；331-光路通孔；34-色散补偿元件；35-反射镜；36-声光调制器；361-驱动器；362-散热翅片；363-风扇；37-第一偏转反射镜；38-第二偏转反射镜；39-位置探测器；4-视野搜寻模块；41-荧光光源；42-相机；43-物镜；5-控制箱；51-第一接口；52-第二接口；53-荧光收集模块；54-主控电路板；6-收纳装置；61-收纳主体；611-卷绕筒；612-挡线盘；613-卡线槽；62-探头支架；63-保护盖；631-观察窗；7-移动模块；8-活体安装装置；9-视野搜寻适配器；91-探头安装组件；400-显微镜探头；401-第二传输光纤；402-荧光收集光纤；403-控制电缆；500-第一传输光纤。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

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。

本申请提供一种光学成像系统，如图1所示，所述光学成像系统包括：激光器100、激光适配器200及显微镜主机300；其中，

激光器100用于向激光适配器200发射激光；

激光适配器200用于接收激光器100发射的激光，并对激光进行调整适配，然后将调整适配后的激光传输至显微镜主机300；

显微镜主机300设置为用于将激光传输至显微镜探头400，并控制显微镜探头400对活体进行激光扫描而产生用于成像的荧光信号。

本申请提供的技术方案中，激光器100产生的激光经过激光适配器200，激光适配器200可以对激光光束进行放大、缩小和变焦等变换，将接收的各种不同的激光信号转换成统一的激光信号输出，使得激光与后续连接的设备适配，利于达到系统的最佳性能。这样可以使用各种不同参数的激光器，而且即使激光器的距离发生变化，通过激光适配器200对接收的激光进行变换处理后，也能向显微镜主机300输出适配的激光光束。

本申请提供的光学成像系统可以是多光子成像系统，即显微镜探头400可以采用双光子、三光子、拉曼等非线性激光扫描成像。在一些实施例中，显微镜探头400具体可以包括微机电(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)扫描振镜以及各种透镜。

在一个实施例中，所述光学成像系统还包括连接在激光适配器200和显微镜主机300之间的第一传输光纤500，激光适配器200将调整适配后的激光通过第一传输光纤500传输至显微镜主机300。其中，第一传输光纤500的一端可连接激光耦合器，通过激光耦合器与激光适配器200的输出端连接，另一端连接准直器，通过准直器与显微镜主机300连接。

激光适配器200与显微镜主机300采用光纤连接的方式，使得显微镜主机300可以自由移动，由此可以根据需要将显微镜主机300放置在不同的位置，甚至跨平台放置，使用更加灵活。

而且光纤输出可以起到对光束整形的作用，使得从激光适配器200向显微镜主机300输出的光斑更加均匀，利于提高系统的性能。另外，光纤连接的方式相比在激光适配器200与显微镜主机300之间设置固定的光路调节装置的方式，受到的干扰以及误操作减少，提高了系统的稳定性，且可以减少模块之前的光路调节装置的布置，安装和维护容易。

在一个实施例中，显微镜主机300包括激光耦合模块3，激光耦合模块3的激光输入端31与第一传输光纤500连接，激光输出端32通过第二传输光纤401与显微镜探头400连接。

其中，所述激光耦合模块3用于将从第一传输光纤500接收的激光进行调整处理后通过第二传输光纤401传输至显微镜探头400。例如，激光耦合模块3可以对激光进行色散补偿和/或强度调节。

在一个实施例中，如图2所示，激光适配器200包括用于检测激光功率的第一功率检测器件208，所述激光耦合模块3包括用于检测激光功率的第二功率检测器件311。

第一功率检测器件208可以实时地检测进入激光适配器200内的激光功率，通过第一功率检测器件208所检测的功率变化可以检测激光传输是否出现异常，通常是对激光器100是否损坏或者激光是否出现阻挡等进行判断。具体可在激光传输光路上设置第一分光镜209，激光光束的一部分光由第一分光镜209分光给第一功率检测器件208,第一功率检测器件208通过对分光进行检测获取激光的功率。第二功率检测器件311可以实时检测激光耦合模块3内激光的功率，同样的，通过获取激光光束的分光，由第二功率检测器件311对分光进行检测获取激光功率。通过比较第二功率检测器件311和第一功率检测器件208的功率变化，可以判断激光适配器200和显微镜主机300之间的激光传输是否异常，因此，设置第一功率检测器件208和第二功率检测器件311可以快速定位激光传输过程中出现问题的环节。

可选地，第一功率检测器件208靠近激光适配器200的激光输出端212，第二功率检测器件311靠近激光耦合模块3的激光输入端31，如果第二功率检测器件311相比第一功率检测器件208的功率变化较大，则可以确定是第一传输光纤500出现问题，由此快速定位问题环节，可以实现快速维修。

在一个实施例中，激光适配器200的结构如图3和图4所示，包括适配器壳体201以及位于适配器壳体201内的光束变换装置204和第一光束稳定装置。

其中，光束变换装置204用于对进入激光适配器200的激光进行变换，光束变换装置4可以采用现有的能够对激光束的横截面进行扩大或缩小以及能够对激光束变焦的装置，其具体结构是本领域技术人员能够实现的，在此不再赘述。

第一光束稳定装置设置在光束变化装置204沿激光传输方向的下游，用于调整激光的传输方向，以纠正激光光束在激光输出端212处的实际位置与理想位置的偏差，即控制激光能够在与理想输出位置具有较小偏差的范围内输出，以使得激光稳定地耦合进入第一传输光纤500，保证激光输出的耦合效率。

在采用不同参数的激光器100时，激光器100发射不同参数的激光进入到激光适配器200内时，可以通过光束变换装置4对光束变换后统一输出光斑大小固定的光束，从而使得不同的激光器100输出的激光均能够适配于后面连接的设备；又或者，激光器100的距离发生变化，则通过光束变换装置204进行变焦处理后，也可以输出统一的激光光束。在环境发生变化(例如温度、湿度等变化，或者产生振动)时，光路上的各个器件(例如激光器、反射镜、分光镜等)会受到振动或者因温度的影响而发生偏移，导致激光的输出方向发生变化，第一光束稳定装置可以根据光束在激光输出端212处的实际位置与理想位置的偏差来实时地调整激光的偏转方向，使得激光稳定输出，保证激光输出的耦合效率。

因此，采用本申请提供的激光适配器200，在输入不同参数的激光，或者激光传输过程中发生偏转的情况下，无需重新调整光路或者更换光路上的光学器件，通过激光适配器200对输入的激光进行变换及激光传输方向的调整即可使得激光适配并耦合于后面连接的设备。

在一个实施例中，如图4所示，第一光束稳定装置可以包括位置探测器207、至少一个偏转反射镜以及与每个偏转反射镜连接的反射镜调整机构；

其中，位置探测器207设置在靠近激光输出端212的位置，用于检测激光在激光输出端212处的位置信息，具体可以在激光传输路径上设置分光镜，通过分光将一部分分光反射至位置探测器207，使得位置探测器207根据分光来检测激光在激光输出端212处的位置信息。位置探测器207可以采用4D位置探测器，4D位置探测器能够严格探测区分光束的位置漂移与角度漂移，能精确地检测光束的实时位置。所述反射镜调整机构设置为能够根据位置探测器207检测到的位置信息驱动偏转反射镜偏转以调整激光传输方向，使得激光稳定输出。

具体的，首先确定激光光束在激光输出端212处的理想位置，该理想位置是激光在输出耦合至激光输出端212处所连接的传输光纤中时，能够达到理想的耦合效率的位置。在光束发生偏转，例如，由于振动或温度变化等导致光学器件发生偏移而导致光束偏转，或者人为触碰导致光束偏转等，位置探测器207实时地探测到激光在激光输出端212处的位置信息并发送至控制单元，控制单元根据位置信息连续地确定激光光束的位置与理想位置所存在的偏差，并控制反射镜调整机构，调整偏转反射镜的位置，从而调整激光的反射方向，使得激光在围绕理想位置的一定范围内稳定传输。

激光适配器200还包括至少一个用于改变激光传输方向的固定反射镜，所述固定反射镜设置在光束变换装置204的沿激光传输方向的上游。通过设置固定反射镜改变激光传输方向，可以使得光路弯折，便于光路上各个元器件的布置，利于减少整个激光适配器的体积。

如图4所示的实施例中，所述至少一个固定反射镜包括第一固定反射镜202和第二固定反射镜203，所述至少一个偏转反射镜包括第一偏转反射镜205和第二偏转反射镜206。可选地，激光在第一固定反射镜202的入射角和出射角以及在第二固定反射镜203的入射角和出射角分别大致是45°，激光在第一偏转反射镜205的入射角和出射角以及在第二偏转反射镜203的入射角和出射角分别大致是45°。

激光经第一固定反射镜202反射至第二固定反射镜203，第二固定反射镜203将激光反射至光束变换装置204；光束变换装置204对激光变换后，输出的激光经第一偏转反射镜205反射至第二偏转反射镜206，第二偏转反射镜206设置为将激光反射至激光输出端212，在第一偏转反射镜205和第二偏转反射镜206的调整下，激光稳定地输出至第一传输光纤500。

可选地，激光适配器200还包括设置在激光输入端211处的开关装置210，开关装置210包括用于打开和关闭激光输入口(激光输入端211处设置的激光入口)的开关门以及驱动所述开关门在打开状态和关闭状态转换的门驱动机构。开关门打开时激光能够进入激光适配器内传输，开关门关闭时，阻断激光进入激光适配器内。激光输出端212连接用于连接传输光纤的激光耦合器214。

另外，激光适配器200的适配器壳体201下方还可设置支撑腿213，支撑腿213设置为高度可调节，通过调整支撑腿213的高度，可以使得激光输入端211与激光器100的高度适配，从而激光器100能够准确地向激光输入端211发射激光。

激光适配器200输出的激光传输至显微镜主机300的激光耦合模块3，激光耦合模块3的具体结构参考图5和图6：

激光耦合模块3包括耦合器壳体33、色散补偿元件34、声光调制器36和第二光束稳定装置，色散补偿元件34、声光调制器36和第二光束稳定装置均设置在耦合器壳体33内且沿激光的传输方向依次设置。

其中，色散补偿元件34用于补偿由传输光纤在传输激光过程中引起的负色散；声光调制器36用于调节激光的强度；第二光束稳定装置用于调整激光传输方向，以纠正激光光束在激光耦合模块3的激光输出端32处的实际位置与理想位置的偏差，以将激光稳定地耦合进入第二传输光纤401。

第二光束稳定装置具体可以包括位置探测器39、至少一个偏转反射镜以及与每个偏转反射镜连接的反射镜调整机构，图6显示所述至少一个偏转反射镜包括第一偏转反射镜37和第二偏转反射镜38，位置探测器39设置在靠近激光输出端32的位置，在靠近激光输出端32的激光传输路径上，设置有第二分光镜321，第二分光镜321将一部分分光反射至位置探测器39，由位置探测器39根据分光检测位置信息。根据位置探测器39检测到的位置信息，控制器可以控制反射镜调整机构驱动偏转反射镜进行偏转以调整激光传输方向，该第二光束稳定装置与激光适配器200内的第一光束稳定装置对激光传输方向的调整基本类似，在此不再赘述。

下面根据图2对激光的传输路径描述如下：

激光器100发出的激光从激光输入端211进入，传输至第一固定反射镜202，经第一固定反射镜202大约偏转90°后，反射至第二固定反射镜203，再经第二固定反射镜203大约偏转90°后，输送至光束变换装置204，经光束变换装置204进行光束变换后，传输至第一偏转反射镜205，再经第一偏转反射镜205偏转大约90度后，反射至第二偏转反射镜206，然后经第二偏转反射镜206反射至激光输出端212并耦合进入激光输出端212所连接的第一传输光纤500。

第一传输光纤500传输的光纤从激光输入端31进入到激光耦合模块3，经色散补偿元件34进行色散补偿后，传输到反射镜35，经反射镜35偏转大约90度后，传输至声光调制器36，声光调制器36对激光进行强度调节后，传输至第一偏转反射镜37，经第一偏转反射镜37偏转大约90度后，反射至第二偏转反射镜38，然后经第二偏转反射镜38反射至激光输出端32并耦合进入激光输出端32所连接的第二传输光纤401。

本申请的一个实施例中，所述显微镜主机300还包括荧光采集模块及扫描控制模块；

扫描控制模块设置为通过控制电缆403与显微镜探头400连接，用于控制显微镜探头400进行激光扫描以产生荧光信号；

荧光收集模块设置为通过荧光收集光纤402与显微镜探头400之间连接，用于通过荧光收集光纤402收集显微镜探头400输出的荧光信号，该荧光信号可以转换成电信号并传输至计算机进行成像显示。

在一个实施例中，所述显微镜主机300还包括宽场搜寻模块4，宽场搜寻模块4设置为用于对活体进行宽视野成像，以在活体上搜寻用于安装显微镜探头400的目标区域。其中，宽场搜寻模块4是能够对活体进行大视野区域成像的装置，可以采用单光子荧光成像，该宽场搜寻模块4的成像可以传输到计算机上显示，也可以在该宽场搜寻模块4上设置目镜，从目镜直接观察成像。

图7-9显示了一个实施例中的显微镜主机300，该显微镜主机300包括安装主体1以及集成于安装主体1上的宽场搜寻模块4、激光耦合模块3、荧光收集模块和扫描控制模块。

该实施例中的显微镜主机300将各个功能模块集成形成一个整体结构，且布置紧凑，可大大减少占用空间，适用于各种实验室，而且设置为整机，可以使得出线规整，整洁美观。另外，该显微镜主机体积小，便携，易于搬运更换场地，同时针对一些试验需求可以快速调整该显微镜主机的位置和方向，方便匹配更多的应用。此外，该显微镜主机便于现场快速安装和维护。

可选地，显微镜主机300还可以包括设置在安装主体1上的移动模块7，移动模块7用于承载活体并能够带动活体在多个方向上移动，宽场搜寻模块4设置为对位于移动模块7上的活体进行视野搜寻。

具体的，可以将活体直接安装在移动模块7上，具体可以通过在移动模块7上设置夹持或者限位结构等对活体进行限制。也可以首先将活体安装在活体安装装置8上，然后将活体安装装置8固定在该移动模块7上，移动模块7可以带着活体安装装置8移动来调整活体的位置，由此宽场搜寻模块4可以对活体的不同区域进行成像以搜寻感兴趣的目标位置。其中，移动模块7可以是多轴移动平台，能够在上下左右前后多个方向上移动。

图9和图10所示，在采用宽场搜寻模块4对活体进行宽视野成像时，活体安装在活体安装装置8上，然后活体安装装置8固定在移动模块7上。其中，活体可以是小鼠，也可以是其它动物。

显微镜主机300还包括安装在安装主体1上的视野搜寻适配器9，视野搜寻适配器9包括探头安装组件91和切换机构，探头安装组件91用于可拆卸地安装显微镜探头400，切换机构设置为能够将探头安装组件91切换至第一位置和第二位置。

探头安装组件91位于第一位置时，安装在探头安装组件91上的显微镜探头400避让宽场搜寻模块4与活体之间的光路，探头安装组件91位于第二位置时，所述显微镜探头400与宽场搜寻模块4的光路对准。

其中，所述切换机构可以设置为通过手动推拉的方式使得探头安装组件91在两个位置切换，具体的，可以在切换机构上设置方便手握的握持部(图中未显示)，通过握持部推动探头安装组件91时，探头安装组件91可移动至第一位置，向相反的方向拉动探头安装组件91时，探头安装组件91可移动至第二位置。

进一步的，视野搜寻适配器9上可设置物镜43，在视野搜寻适配器9安装在安装主体1上时，物镜43与宽场搜寻模块4的光路对准，且需调整探头安装组件91在第二位置时其上安装的显微镜探头400与宽场搜寻模块4的光路对准。在采用宽场搜寻模块4进行宽视野成像时，采用切换机构将探头安装组件91切换至第一位置，宽场搜寻模块4在活体上找到目标区域后，再将探头安装组件91切换至第二位置，然后将探头安装组件91上的显微镜探头400取下，固定在活体上安装的探头安装件上，具体是安装在探头安装件的与搜寻到的目标区域对应的位置(可以通过胶粘的方式固定)。

在将显微镜探头400安装在探头安装件上后，活体(例如小鼠)可以从活体安装装置8上拆下，释放小鼠，使其自由活动，由此可以通过显微镜探头400对自由活动的小鼠进行荧光成像观测。

在一个实施例中，所述显微镜主机300还包括安装在安装主体1上的能够开关的遮光门2。遮光门2处于关闭状态时，安装主体1与遮光门2之间形成密闭空间，移动模块7位于所述密闭空间内，宽场搜寻模块4设置为对位于密闭空间内的移动模块7上的活体进行宽视野搜寻。

设置遮光门2可以保证在宽场搜寻模块4对活体进行成像时活体位于暗室，可以达到较高的成像信噪比，而且设置遮光门2无需再搭建专门的避光环境(例如设置大的机罩，或者关闭实验室的照明灯等)。

可选地，如图7和图8所示，遮光门2可设置有两个，采用对开方式，即两个遮光门2分别可转动地安装在安装主体1上，朝向彼此转动时能够关闭，远离彼此转动打开。图7显示了两个遮光门2处于关闭时的状态，图8显示了两个遮光门2处于打开时的状态。可以理解的是，遮光门2也可以仅设置一个，而且也可以设置为通过升降或者滑移的方式进行开关。

在一个实施例中，显微镜主机300的各模块的具体布置可参考图9所示，安装主体1包括底座11及固定在底座11上的安装架12，安装架12的上部位置设置有支撑板13。

移动模块7可移动地安装在底座11上且位于安装架12的一侧，安装架12的另一侧固定有位于支撑板13下方的控制箱5，扫描控制模块和荧光收集模块设置在控制箱5内；激光耦合模块3安装在支撑板13上，宽场搜寻模块4安装于移动模块7上方。遮光门2安装于安装架12的朝向移动模块7的一侧，用于在安装架12的具有移动模块7的一侧形成密闭空间，位于上方的宽场搜寻模块4的光路可以正对于该密闭空间。

可选地，宽场搜寻模块4安装在激光耦合模块3上，激光耦合模块3上设置有上下贯穿的光路通孔331，宽场搜寻模块4的光路设置为向下穿过光路通孔331。其中，宽场搜寻模块4可包括荧光光源41及相机42，相机42的光路向下穿过光路通孔331能够达到移动模块7上的活体，对活体实现宽视野成像。

激光耦合模块3还包括用于驱动声光调制器36的驱动器361以及用于对驱动器361冷却的冷却机构，所述驱动器361和冷却机构均位于耦合器壳体33的上表面。其中，冷却机构可以包括对驱动器361散热的散热翅片362和对散热翅片362进行散热的风扇363。

因驱动器361驱动射频功率大，放在耦合器壳体33内增加了大功率射频信号干扰的风险，而且由于驱动器361发热量大，容易导致精密的光学系统平板形变，增加腔内的温度，影响设备性能，因此将驱动器361设置在耦合器壳体33的外面，并增加散热翅片362和风扇363进行散热。

显微镜主机300还可包括用于罩盖宽场搜寻模块4、驱动器361和冷却机构的罩盖10，罩盖10不仅起到保护作用，还利于美观。

图11和图12显示了控制箱5的结构，控制箱5内设置有荧光收集模块53和主控电路板54，荧光收集模块53位于主控电路板54上方，主控电路板54包括扫描控制模块，还可包括控制激光耦合模块3、视野搜寻模块4以及指示灯、光传感器、温湿度传感器等的驱动电路板。

可选地，荧光采集模块53包括分光镜和至少两个分光收集模块，荧光收集光纤402从显微镜探头400收集的荧光信号经分光镜分成至少两路荧光信号后，分别由至少两个分光收集模块收集。

控制箱5内还可设置有信号处理模块，所述信号处理模块设置为对荧光采集模块53输出的信号进行处理并将处理后的信号传输至计算机进行显示。例如，对该荧光采集模块53采集的荧光信号转换成电信号，并且进行信号放大，然后通过高速AD采集进行采集重组，再传输到计算机上进行显示。

可选地，控制箱5上设置有用于连接控制电缆403的第一接口51和连接荧光收集光纤402的第二接口52，第一接口51和第二接口52均位于控制箱5同一侧的上方位置。

激光耦合模块3位于控制箱5的上方，且激光耦合模块3的用于连接第二传输光纤401的激光输出端32与控制箱5的第一接口51和第二接口52位于同一侧。

通过将激光耦合模块3设置在控制箱5的上方，控制箱5的第一接口51和第二接口52位于箱体的上方位置，且激光耦合模块3的激光输出端32与控制箱5的第一接口51和第二接口52位于同一侧，可以使得激光输出端32所连接的第二传输光纤401、荧光收集光纤402以及控制电缆403相互靠近，利于走线规则且美观，而且可以使得各线缆能够汇聚成总线缆，例如可以汇聚后通过线皮包裹成总的线缆，方便通过收纳装置6收纳。

另外，将第二传输光纤401、荧光收集光纤402以及控制电缆403的出线端设置在控制箱5的上方位置，便于适配更多的行为学装置，并利于减少线缆长度。例如，将带有显微镜探头400的小鼠放置在活体行为箱内自由活动时，线缆的设置可以方便显微镜探头400向下伸入到活体行为箱内。

在一个实施例中，所述显微镜主机300还包括收纳装置6，收纳装置6安装在控制箱5的具有第一接口51和第二接口52的一侧，由于第二传输光纤401、荧光收集光纤402和控制电缆403均位于该侧，收纳装置6在该侧可以方便收纳显微镜探头400以及与显微镜探头400连接的包括有第二传输光纤401、荧光收集光纤402和控制电缆403的线缆。

收纳装置6的具体结构如图14所示，包括：具有卷绕筒611的收纳主体61和探头支架62，在线缆绕在卷绕筒611上后，显微镜探头400可安装在探头支架62上。

具体的，连接有线缆的显微镜探头400从控制箱5的出线处穿入到收纳装置6的收纳主体61内，然后穿出至卷绕筒611外侧的环形空间而绕在卷绕筒611上，显微镜探头400可安装在探头支架62上。其中，线缆在绕在卷绕筒611上后，连接有显微镜探头400的一端向外伸出至探头安装架62上时，线缆可以卡在收纳主体61上设置的卡线槽613内，能够避免线缆从卷绕筒611上松散，而且还能够避免由于线缆摆动或松散而带动探头脱离探头支架的情况。

通过收纳装置6进行收纳，线缆和探头不会被容易地碰触、按压而导致损坏，并可以避免线缆随意放置导致缠绕打结的情况以及线缆随意弯折导致内部光纤损伤的情况，而且通过收纳装置6收纳线缆和探头更加整洁美观，利于提升视觉效果。

另外，该收纳装置6还可以包括指示灯，指示灯设置在收纳主体1内(图中由挡线盘612遮挡不可见)，收纳主体61的挡线盘612上可设置透光罩，从透光罩可以看见指示灯发出的光。

其中，指示灯可以设置为用于指示光学成像系统的工作状态，例如在控制器接收到激光器100发出激光的消息，或者在检测到激光适配器200或激光耦合模块3内部激光传输时，可以控制指示灯发出例如绿色光指示系统处于工作状态，而如果检测到系统内激光异常或者出现其它异常状态时，则指示灯可发出例如红色光来进行警示，而在系统处于非工作状态时，则环形指示灯可以显示黄色，用于内部照明。

收纳装置6还可以设置保护盖63，保护盖63设置为通过转轴可转动地安装在收纳主体1上，保护盖63还可以设置透明的观察窗631，以方便观察收纳装置内部的情况，而且可以方便观察环形指示灯所指示的设备状态。

可以理解的是，显微镜主机300并不限于如上所述的结构形式，例如，显微镜主机可以仅包括激光耦合模块3、荧光收集模块和扫描控制模块，即可仅包括上述的激光耦合模块3和具有荧光收集模块和扫描控制模块的控制箱5。移动模块7、宽场搜寻模块4及视野搜寻适配器9组装形成另外独立的用于在活体上安装显微镜探头400的设备。

本申请提供的光学成像系统还可以包括工作台，所述工作台包括工作台主机和显示器，工作台主机与显微镜主机300连接，显微镜主机300对收集的荧光信号进行处理后传输至工作台主机，且显示器显示成像，所述工作台主机还对显微镜主机300发送控制指令，然后控制箱5内的各控制电路进行各零部件的控制。

所述光学成像系统还可以包括行为学试验装置，所述行为学试验装置为安装有显微镜探头400的活体提供活动空间。例如，将安装有显微镜探头400的小鼠放入到行为学试验装置中，使其自由活动，可以检测小鼠自由活动状态时其神经元的状态。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统包括：激光器、激光适配器及显微镜主机；其中，

所述激光器用于向所述激光适配器发射激光；

所述激光适配器用于接收所述激光器发射的激光，并对所述激光进行调整适配，然后将所述调整适配后的激光传输至所述显微镜主机；

所述显微镜主机设置为用于将激光传输至显微镜探头，并控制所述显微镜探头对活体进行激光扫描而产生用于成像的荧光信号。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括连接在所述激光适配器和所述显微镜主机之间的第一传输光纤，所述激光适配器将调整适配后的激光通过所述第一传输光纤传输至所述显微镜主机。

3.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述显微镜主机包括激光耦合模块，所述激光耦合模块的激光输入端与所述第一传输光纤连接，激光输出端通过第二传输光纤与所述显微镜探头连接；

所述激光耦合模块用于将从所述第一传输光纤接收的激光进行调整处理后通过所述第二传输光纤传输至所述显微镜探头。

4.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，所述激光适配器包括用于检测激光功率的第一功率检测器件；

所述激光耦合模块包括用于检测激光功率的第二功率检测器件。

5.根据权利要求4所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一功率检测器件靠近所述激光适配器的激光输出端，所述第二功率检测器件靠近所述激光耦合模块的激光输入端。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述激光适配器包括适配器壳体以及位于所述适配器壳体内的光束变换装置和第一光束稳定装置；其中，

所述光束变换装置用于对进入所述激光适配器的激光进行光束变换；

所述第一光束稳定装置设置在所述光束变化装置沿激光传输方向的下游，用于调整激光的传输方向，以纠正激光光束在所述激光适配器的激光输出端的实际位置与理想位置的偏差。

7.根据权利要求3-5中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述激光耦合模块包括耦合器壳体、色散补偿元件、声光调制器和第二光束稳定装置，所述色散补偿元件、所述声光调制器和所述第二光束稳定装置均设置在所述耦合器壳体内且沿激光的传输方向依次设置；其中，

所述色散补偿元件用于补偿由传输光纤在传输激光过程中引起的负色散；

所述声光调制器用于调节激光的强度；

所述第二光束稳定装置用于调整激光传输方向，以纠正激光光束在所述激光耦合模块的激光输出端的实际位置与理想位置的偏差。

8.根据权利要求3-5中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述显微镜主机还包括荧光收集模块及扫描控制模块；

所述扫描控制模块设置为通过控制电缆与所述显微镜探头连接，用于控制所述显微镜探头进行激光扫描以产生荧光信号；

所述荧光收集模块设置为通过荧光收集光纤与所述显微镜探头连接，用于通过所述荧光收集光纤收集所述显微镜探头输出的荧光信号。

9.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于，所述显微镜主机还包括宽场搜寻模块；

所述宽场搜寻模块设置为用于对活体进行宽视野成像，以在活体上搜寻用于安装所述显微镜探头的目标区域。

10.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括工作台，所述工作台包括工作台主机和显示器；

所述工作台主机与所述显微镜主机连接，所述显微镜主机对收集的所述荧光信号进行处理后传输至所述工作台主机，且所述显示器显示成像；

所述工作台主机还对所述显微镜主机发送控制指令。

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