CN219122494U - 一种共聚焦扫描系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共聚焦扫描系统，包括光源模块、扫描模块、荧光导向模块、信号探测模块和图像重构模块；所述光源模块用于提供准直的多色激光；所述扫描模块利用所述光源模块提供的多色激光对样品进行照射以激光出荧光信号；所述荧光导向模块用于把从所述扫描模块返回的荧光信号传导到所述信号探测模块并且对荧光信号进行过滤；所述信号探测模块用于对荧光信号进行分光探测并且输出电信号；所述图像重构模块用于接受所述信号探测模块发出的电信号并且根据此电信号还原样品的图像。本实用新型具有调试操作简单，满足大部分客户的需求的效果。

Description

一种共聚焦扫描系统

技术领域

本实用新型涉及光学扫描探测成像的领域，尤其是涉及一种共聚焦扫描系统。

背景技术

采用激光点扫描方式的共聚焦显微镜是生物学、生命科学等领域中观察细胞尺度结构的重要仪器，在很多场合需要应用。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：现有的共聚焦显微镜结构复杂且精密，成本和价格都很高，同时操作比较复杂；但是现有大部分的用户的需求并不是很高，主要关注点是在短时间获取分辨率较高的图像信息，所以现有的共聚焦显微镜对于大部分的用户而言功能过于强大，调试操作复杂，性价比不高。

实用新型内容

为了满足大部分用户的实际需求，本实用新型提供一种共聚焦扫描系统。

本实用新型提供的一种共聚焦扫描系统采用如下的技术方案：

一种共聚焦扫描系统，包括光源模块、扫描模块、荧光导向模块、信号探测模块和图像重构模块；

所述光源模块用于提供准直的多色激光；

所述扫描模块利用所述光源模块提供的多色激光对样品进行照射以激光出荧光信号；所述扫描模块包括第一调镜架；所述第一调镜架上安装有第一反射镜并且所述第一反射镜的角度通过所述第一调镜架进行调节；

所述荧光导向模块用于把从所述扫描模块返回的荧光信号传导到所述信号探测模块并且对荧光信号进行过滤；所述荧光导向模块包括第二调节镜架和第三调节镜架；所述第二调节镜架上安装有第二反射镜并且所述第二反射镜的角度通过所述第二调节镜架进行调节；所述第三调节镜架上安装有第三反射镜并且所述第三反射镜的角度通过所述第三调节镜架进行调节；

所述信号探测模块用于对荧光信号进行分光探测并且输出电信号；所述信号探测模块设置有用于探测荧光信号的荧光信号探测通道和用于探测DIC信号的DIC信号探测通道；

所述图像重构模块用于接受所述信号探测模块发出的电信号并且根据此电信号还原样品的图像。

通过采用上述技术方案，光源模块产生多色激光进入到扫描模块对样品进行照射，使得样品被激光出荧光信号，然后荧光信号通过扫描模块返回进入到荧光导向模块，荧光导向模块对其进行过滤，荧光信号最终进入到信号探测模块；信号探测模块把光信号转化为电信号，之后此电信号进入到图像重构模块还原样品图像；扫描模块的第一反射镜的角度可以通过第一调镜架进行调节，荧光导向模块的第二反射镜和第三反射镜的角度可以分别通过第二调节镜架和第三调节镜架进行调节；同时信号探测模块的DIC信号探测通道和荧光信号探测通道两者切换使用；这样在获取分辨率较高的图像信息时可以通过调节第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜进行调试，信号探测模块对DIC信号和荧光信号两种信号进行探测，这样调试操作简单，满足大部分客户的需求。

可选的，所述光源模块包括多色激光发生器、第一多模光纤、第一光纤接头和第一准直透镜；所述第一多模光纤的一端与所述多色激光发生器连接、另一端与所述第一光纤接头连接；所述第一光纤接头连接在系统侧面上；所述第一准直透镜把从所述第一光纤接头射出的多色激光进行消色差和准直成平行光。

通过采用上述技术方案，多色激光发生器产生的多色激光通过第一多模光纤和第一光纤接头，之后射向第一准直透镜，第一准直透镜对多色激光消色差并且准直成平行光。

可选的，所述扫描模块还包括多通带分光片、正交振镜模组、扫描透镜组、场镜和物镜；多色激光依次经过所述第一反射镜、所述多通带分光片、所述正交振镜模组、所述扫描透镜组、所述场镜和所述物镜最终照射在所述物镜的焦点的样品面上并且样品被激光出荧光信号；荧光信号依次经过所述物镜、所述场镜、所述正交振镜模组并且最终穿过所述多通带分光片进入所述荧光导向模块。

通过采用上述技术方案，多色激光依次经过第一反射镜、多通带分光片、正交振镜模组、扫描透镜组、场镜和物镜最终照射在物镜的焦点的样品面上并且样品被激光出荧光信号；之后荧光信号依次经过物镜、场镜、正交振镜模组并且最终穿过多通带分光片进入荧光导向模块。

可选的，所述正交振镜模组包括两个互成九十度的振镜；所述振镜的角度可调设置。

通过采用上述技术方案，正交振镜模组完成对光信号的转折，所述振镜的角度可调使得正交振镜模组的使用范围更广。

可选的，所述荧光导向模块还包括长焦收集透镜、可变针孔、第二光纤接头和第二多模光纤；所述长焦收集透镜的焦点位于所述可变针孔处；所述信号探测模块包括第三光纤接头；荧光信号依次经过所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述长焦收集透镜、所述可变针孔、所述第二光纤接头、所述第二多模光纤和第三光纤接头。

通过采用上述技术方案，荧光信号依次经过第二反射镜、第三反射镜、长焦收集透镜，这样荧光信号汇聚到可变针孔处，之后荧光信号经过第二光纤接头、第二多模光纤和第三光纤接头进入到信号探测模块。

可选的，所述信号探测模块包括终端探测模组和切换模组；所述终端探测模组包括终端光电探测器和终端带通滤光片；所述切换模组包括位置可调的第四反射镜；所述第四反射镜具有两个位置并且两个位置分别第一位置和第二位置；当所述第四反射镜处于第一位置时，所述第四反射镜位于所述终端光电探测器和所述终端带通滤光片之间并且从所述DIC信号探测通道出来的DIC信号被所述第四反射镜反射到终端光电探测器；当所述第四反射镜处于第二位置时，从所述荧光信号探测通道出来的荧光信号射到终端光电探测器。

通过采用上述技术方案，通过第四反射镜在第一位置和第二位置之间切换来控制终端探测模组处理的是DIC信号还是荧光信号。

可选的，所述荧光信号探测通道包括第二准直透镜和若干分光探测模组；所述分光探测模组包括分光片和光电探测器；所述第二准直透镜把射入的荧光信号进行消色差和准直成平行光；荧光信号经过所述第二准直透镜后到达最前侧的所述分光探测模组；所述分光片反射部分荧光信号到所述光电探测器、其余的荧光信号到达下一个所述分光探测模组的分光片。

通过采用上述技术方案，荧光信号被第二准直透镜消色差和准直成平行光后，依次被前后分布的分光片进行分光，光电探测器对分光片所分出的光信号进行处理。

可选的，所述分光片和所述光电探测器之间设置有带通滤光片。

通过采用上述技术方案，带通滤光片提高滤波效果，提升信噪比。

可选的，所述DIC信号探测通道包括第四光纤接头、第三准直透镜和第五反射镜；所述第三准直透镜把从所述第四光纤接头射入的DIC信号进行消色差和准直成平行光；DIC信号经过所述第三准直透镜后射向第五反射镜。

通过采用上述技术方案，DIC信号被第三准直透镜消色差和准直成平行光后到达第五反射镜并且被第五反射镜反射。

综上所述，本实用新型的有益效果为：调试操作简单，满足大部分客户的需求。

附图说明

图1是本实用新型的光路原理示意图。

图2是本实用新型的信号探测模块40的光路原理示意图。

附图标记说明：

10、光源模块；11、多色激光发生器；12、第一多模光纤；13、第一光纤接头；14、第一准直透镜；

20、扫描模块；21、第一反射镜；22、多通带分光片；23、正交振镜模组；24、扫描透镜组；25、场镜；26、物镜；

30、荧光导向模块；31、第二反射镜；32、第三反射镜；33、长焦收集透镜；34、可变针孔；35、第二光纤接头；36、第二多模光纤；

40、信号探测模块；41、第三光纤接头；42、第二准直透镜；43、分光探测模组；431、分光片；432、带通滤光片；433、光电探测器；44、终端探测模组；441、终端带通滤光片；442、终端光电探测器；45、第四反射镜；46、驱动元件；47、第四光纤接头；48、第三准直透镜；49、第五反射镜；

50、图像重构模块。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本实用新型作进一步详细说明。

本申请公开一种共聚焦扫描系统，参考图1和图2，一种共聚焦扫描系统，包括光源模块10、扫描模块20、荧光导向模块30、信号探测模块40和图像重构模块50；光源模块10用于提供准直的多色激光；扫描模块20利用光源模块10提供的多色激光对样品进行照射以激光出荧光信号；荧光导向模块30用于把从扫描模块20返回的荧光信号传导到信号探测模块40并且对荧光信号进行过滤；信号探测模块40用于对荧光信号进行分光探测并且输出电信号；图像重构模块50用于接受信号探测模块40发出的电信号并且根据此电信号还原样品的图像。

参考图1，光源模块10包括多色激光发生器11、第一多模光纤12、第一光纤接头13和第一准直透镜14；第一多模光纤12的一端与多色激光发生器11连接、另一端与第一光纤接头13连接；第一光纤接头13连接在系统侧面上；第一准直透镜14把从第一光纤接头13射出的多色激光进行消色差和准直成平行光。

参考图1，扫描模块20包括第一调镜架、多通带分光片22、正交振镜模组23、扫描透镜组24、场镜25和物镜26；第一调镜架上安装有第一反射镜21并且第一反射镜21的角度通过第一调镜架进行调节；正交振镜模组23包括两个互成九十度的振镜；振镜的角度可调设置；多色激光依次经过第一反射镜21、多通带分光片22、正交振镜模组23、扫描透镜组24、场镜25和物镜26最终照射在物镜26的焦点的样品面上并且样品被激光出荧光信号；荧光信号依次经过物镜26、场镜25、正交振镜模组23并且最终穿过多通带分光片22进入荧光导向模块30。

参考图1，荧光导向模块30包括第二调节镜架、第三调节镜架、长焦收集透镜33、可变针孔34、第二光纤接头35和第二多模光纤36；长焦收集透镜33的焦点位于可变针孔34处；第二多模光纤36接入到第二光纤接头35的光纤端面无限靠近长焦收集透镜33的焦点；第二调节镜架上安装有第二反射镜31并且第二反射镜31的角度通过第二调节镜架进行调节；第三调节镜架上安装有第三反射镜32并且第三反射镜32的角度通过第三调节镜架进行调节；荧光信号依次经过第二反射镜31、第三反射镜32、长焦收集透镜33、可变针孔34、第二光纤接头35和第二多模光纤36。

参考图2，信号探测模块40包括用于探测荧光信号的荧光信号探测通道、用于探测DIC信号的DIC信号探测通道、终端探测模组44和切换模组；

参考图2，荧光信号探测通道包括第三光纤接头41、第二准直透镜42和若干分光探测模组43；分光探测模组43包括分光片431、带通滤光片432和光电探测器433；带通滤光片432位于分光片431和光电探测器433之间；第二准直透镜42把从第三光纤接头41射入的荧光信号进行消色差和准直成平行光；荧光信号经过第二准直透镜42后到达最前侧的分光探测模组43；分光片431反射部分荧光信号到带通滤光片432进行过滤后到达光电探测器433、其余的荧光信号到达下一个分光探测模组43的分光片431；

参考图2，DIC信号探测通道包括第四光纤接头47、第三准直透镜48和第五反射镜49；第三准直透镜48把从第四光纤接头47射入的DIC信号进行消色差和准直成平行光；DIC信号经过第三准直透镜48后射向第五反射镜49；

参考图2，终端探测模组44包括终端光电探测器442和终端带通滤光片441；切换模组包括位置可调的第四反射镜45；第四反射镜45通过驱动元件46驱动，驱动元件46可以为电机；第四反射镜45具有两个位置并且两个位置分别第一位置和第二位置；当第四反射镜45处于第一位置时，第四反射镜45位于终端光电探测器442和终端带通滤光片441之间并且从第五反射镜49反射的DIC信号被第四反射镜45反射到终端光电探测器442；当第四反射镜45处于第二位置时，从最后端的分光片431穿过的荧光信号经过终端带通滤光片441过滤后射到终端光电探测器442。

本申请的一种共聚焦扫描系统的工作原理为：

多色激光发生器11产生多色激光，多色激光沿着第一多模光纤12、第一光纤接头13到达第一准直透镜14，第一准直透镜14对多色激光进行消色差和准直成平行线，多色激光依次经过第一反射镜21、多通带分光片22、正交振镜模组23、扫描透镜组24、场镜25和物镜26最终照射在物镜26的焦点的样品面上并且样品被激光出荧光信号；荧光信号依次经过物镜26、场镜25、正交振镜模组23并且最终穿过多通带分光片22，接着荧光信号经过第二反射镜31、第三反射镜32、长焦收集透镜33、可变针孔34、第二光纤接头35、第二多模光纤36和第三光纤接头41进入到信号探测模块40，接着荧光信号经过第二准直透镜42后到达最前侧的分光探测模组43；分光片431反射部分荧光信号到带通滤光片432进行过滤后到达光电探测器433、其余的荧光信号到达下一个分光探测模组43的分光片431；这样当第四反射镜45处于第二位置时，从最后端的分光片431穿过的荧光信号经过终端带通滤光片441过滤后射到端光电探测器442；DIC信号从第四光纤接头47进入到信号探测模块40，然后DIC信号首先经过第三准直透镜48进行消色差和准直成平行光，然后通过第五反射镜49反射，反射的DIC信号再通过处于第一位置的第四反射镜45反射到终端光电探测器442；最后信号探测模块40处理好的DIC电信号和荧光电信号进入图像重构模块50进行信号处理、图像重构等步骤以还原样品内部结构及信息的图像。

以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种共聚焦扫描系统，其特征在于：包括光源模块（10）、扫描模块（20）、荧光导向模块（30）、信号探测模块（40）和图像重构模块（50）；

所述光源模块（10）用于提供准直的多色激光；

所述扫描模块（20）利用所述光源模块（10）提供的多色激光对样品进行照射以激光出荧光信号；所述扫描模块（20）包括第一调镜架；所述第一调镜架上安装有第一反射镜（21）并且所述第一反射镜（21）的角度通过所述第一调镜架进行调节；

所述荧光导向模块（30）用于把从所述扫描模块（20）返回的荧光信号传导到所述信号探测模块（40）并且对荧光信号进行过滤；所述荧光导向模块（30）包括第二调节镜架和第三调节镜架；所述第二调节镜架上安装有第二反射镜（31）并且所述第二反射镜（31）的角度通过所述第二调节镜架进行调节；所述第三调节镜架上安装有第三反射镜（32）并且所述第三反射镜（32）的角度通过所述第三调节镜架进行调节；

所述信号探测模块（40）用于对荧光信号进行分光探测并且输出电信号；所述信号探测模块（40）设置有用于探测荧光信号的荧光信号探测通道和用于探测DIC信号的DIC信号探测通道；

所述图像重构模块（50）用于接受所述信号探测模块（40）发出的电信号并且根据此电信号还原样品的图像。

2.根据权利要求1所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述光源模块（10）包括多色激光发生器（11）、第一多模光纤（12）、第一光纤接头（13）和第一准直透镜（14）；所述第一多模光纤（12）的一端与所述多色激光发生器（11）连接、另一端与所述第一光纤接头（13）连接；所述第一光纤接头（13）连接在系统侧面上；所述第一准直透镜（14）把从所述第一光纤接头（13）射出的多色激光进行消色差和准直成平行光。

3.根据权利要求1所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述扫描模块（20）还包括多通带分光片（22）、正交振镜模组（23）、扫描透镜组（24）、场镜（25）和物镜（26）；多色激光依次经过所述第一反射镜（21）、所述多通带分光片（22）、所述正交振镜模组（23）、所述扫描透镜组（24）、所述场镜（25）和所述物镜（26）最终照射在所述物镜（26）的焦点的样品面上并且样品被激光出荧光信号；荧光信号依次经过所述物镜（26）、所述场镜（25）、所述正交振镜模组（23）并且最终穿过所述多通带分光片（22）进入所述荧光导向模块（30）。

4.根据权利要求3所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述正交振镜模组（23）包括两个互成九十度的振镜；所述振镜的角度可调设置。

5.根据权利要求1所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述荧光导向模块（30）还包括长焦收集透镜（33）、可变针孔（34）、第二光纤接头（35）和第二多模光纤（36）；所述长焦收集透镜（33）的焦点位于所述可变针孔（34）处；所述信号探测模块（40）包括第三光纤接头（41）；荧光信号依次经过所述第二反射镜（31）、所述第三反射镜（32）、所述长焦收集透镜（33）、所述可变针孔（34）、所述第二光纤接头（35）、所述第二多模光纤（36）和所述第三光纤接头（41）。

6.根据权利要求1所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述信号探测模块（40）包括终端探测模组（44）和切换模组；所述终端探测模组（44）包括终端光电探测器（442）和终端带通滤光片（441）；所述切换模组包括位置可调的第四反射镜（45）；所述第四反射镜（45）具有两个位置并且两个位置分别第一位置和第二位置；当所述第四反射镜（45）处于第一位置时，所述第四反射镜（45）位于所述终端光电探测器（442）和所述终端带通滤光片（441）之间并且从所述DIC信号探测通道出来的DIC信号被所述第四反射镜（45）反射到终端光电探测器（442）；当所述第四反射镜（45）处于第二位置时，从所述荧光信号探测通道出来的荧光信号射到终端光电探测器（442）。

7.根据权利要求1所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述荧光信号探测通道包括第二准直透镜（42）和若干分光探测模组（43）；所述分光探测模组（43）包括分光片（431）和光电探测器（433）；所述第二准直透镜（42）把射入的荧光信号进行消色差和准直成平行光；荧光信号经过所述第二准直透镜（42）后到达最前侧的所述分光探测模组（43）；所述分光片（431）反射部分荧光信号到所述光电探测器（433）、其余的荧光信号到达下一个所述分光探测模组（43）的分光片（431）。

8.根据权利要求7所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述分光片（431）和所述光电探测器（433）之间设置有带通滤光片（432）。

9.根据权利要求1所述的一种共聚焦扫描系统，其特征在于：所述DIC信号探测通道包括第四光纤接头（47）、第三准直透镜（48）和第五反射镜（49）；所述第三准直透镜（48）把从所述第四光纤接头（47）射入的DIC信号进行消色差和准直成平行光；DIC信号经过所述第三准直透镜（48）后射向第五反射镜（49）。

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