專利名稱：一種共聚焦光學掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種共聚焦光學掃描儀，特別涉及使用CCD、EMCCD和CMOS等面陣探測器作為檢測器的共聚焦光學掃描裝置。
背景技術(shù)：
目前，已有的使用CCD、EMCCD和CMOS等面陣探測器作為檢測器的共聚焦光學掃描裝置，主要通過排列多個透光針孔的單轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，或排列多個透光針孔的單滑塊的往復滑動來實現(xiàn)對樣品的掃描成像，光源發(fā)射的光直接照射在轉(zhuǎn)盤或滑塊上，有超過96%的光被轉(zhuǎn)盤或滑塊反射，造成雜散光噪聲高的問題。通過在光源與轉(zhuǎn)盤或滑塊之間放置微透鏡陣列，可以降低轉(zhuǎn)盤或滑塊對光源的反射，但是微透鏡陣列制作費用過高、難以制造和尺寸限制等問題使之難以推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決雜散光噪聲高的問題，所采用的技術(shù)方案是光路里放置了照明針孔陣列滑塊和成像針孔陣列滑塊，且這兩個針孔陣列具有相同的針孔排列方式，所有針孔為一一對應關(guān)系。照明針孔陣列滑塊的不透光部分，將光源發(fā)射的未透過針孔的光反射，使其不進入成像光路，所以避免了雜散光噪聲高的問題。本實用新型如圖I所示包括光源I ;激發(fā)濾色鏡2 ;準直透鏡組3 ;照明針孔陣列滑塊4，其上排列了多個透光的針孔5 ;滑塊支架6 ;電機7 ;二色分光鏡8 ;成像針孔陣列滑塊9，其上排列著多個透光針孔10 ;成像透鏡組11 ;發(fā)射濾色鏡12 ;控制器13。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的(如圖I)放置了所述照明針孔陣列滑塊4和所述成像針孔陣列滑塊9，使所述光源I發(fā)射的光透過所述照明針孔陣列滑塊4上的所述針孔5，照明位于顯微鏡19的物鏡14焦平面的樣品15，所述照明針孔陣列滑塊4和所述成像針孔陣列滑塊9排列了一一對應的、透光的針孔5和10 ;所述樣品15發(fā)射的熒光透過所述成像針孔陣列滑塊9的所述針孔10，被面陣檢測器16記錄成像；所述照明針孔陣列滑塊4和所述成像針孔陣列滑塊9由所述電機7驅(qū)動，同時以設(shè)定的速度往復滑動，實現(xiàn)對所述樣品15的共聚焦掃描成像。所述的針孔5和10的形狀為圓形或多邊形，如三角形、方形、矩形、四邊形、五邊形和六邊形等。所述滑塊支架6，用于安裝、固定所述照明針孔陣列滑塊4和所述成像針孔陣列滑塊9。所述成像針孔陣列滑塊9位于所述顯微鏡19的所述物鏡14的成像像平面，不反射所述光源I發(fā)射的光。所述激發(fā)濾色鏡2，位于所述光I源后，其作用在于透過所述光源I發(fā)射的部分波長的光，而阻擋其它波長的光。所述準直透鏡組3，位于所述光源I與所述照明針孔陣列滑塊4之間，使所述光源I發(fā)射的光形成平行光束；所述準直透鏡組3的光軸垂直于所述照明針孔陣列滑塊4。所述二色分光鏡8,其作用在于將所述光源I發(fā)射的光和所述樣品15發(fā)射的突光分開為兩個光路。所述發(fā)射濾色鏡12，位于所述面陣檢測器16之前，其作用在于只透過所述樣品15發(fā)射的熒光、反射其它波長的光，使所述面陣檢測器16只能檢測所述樣品15發(fā)射的熒光。所述控制器13與所述面陣檢測器16有信號通訊，控制所述電機7驅(qū)動所述照明針孔陣列滑塊4和所述成像針孔陣列滑塊9同時以設(shè)定的速度滑動，使所述面陣檢測器16的曝光時間等于所述照明針孔陣列滑塊4和所述成像針孔陣列滑塊9的滑動時間的整數(shù)倍，且使所述電機7的啟動與所述面陣檢測器16曝光的啟動為同一時刻；并控制所述光源1，使所述光源I只在所述面陣檢測器曝光時發(fā)光。本實用新型的有益效果是I、掃描速度快，可實現(xiàn)快速共聚焦成像。2、避免了滑塊反射的雜散光，降低了背景噪聲。

圖I :本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2 :本實用新型的針孔陣列示意圖圖3 :本實用新型的第一種實施例的示意圖圖4 :本實用新型的第二種實施例的示意圖圖5 :本實用新型的第三種實施例的示意圖圖面說明光源I ;激發(fā)濾色鏡2 ;準直透鏡組3 ;照明針孔陣列滑塊4，其上排列了多個透光的針孔5 ;滑塊支架6 ;電機7 ;二色分光鏡8 ;成像針孔陣列滑塊9，其上排列了多個透光的針孔10 ;成像透鏡組11 ;發(fā)射濾色鏡12 ;控制器13 ;顯微鏡物鏡14 ;樣品15 ;面陣檢測器16 ；計算機17 ;顯示器18 ;顯微鏡19。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例進一步描述本發(fā)明。實施例I圖3是與本實用新型相關(guān)的第一種共聚焦光學掃描儀示意圖，圖2是本實施例的針孔陣列示意圖，針孔4a或針孔6a的形狀為圓形。另外，針孔4a或針孔6a也可以是多邊形，如三角形、方形、矩形、四邊形、五邊形和六邊形等。在本實施例中，當面陣檢測器16未曝光時，控制器13(未畫出)控制電機7靜止不動，針孔5和10不進入光路，并同時控制光源I不發(fā)光。當面陣檢測器16開始曝光，控制器13 (未畫出)控制光源I發(fā)射照明光，照明光透過激發(fā)濾色鏡2形成激發(fā)光，之后經(jīng)過準直透鏡組3成為平行激發(fā)光；控制器13 (未畫出)同時控制電機7啟動，針孔5和10進入光路，使平行激發(fā)光經(jīng)過照明針孔陣列滑塊4上的針孔5被分成多個子平行激發(fā)光束；子平行激發(fā)光束透過二色分光鏡8后，完全透過成像針孔陣列滑塊9上的針孔10。因為子平行激發(fā)光束完全透過成像針孔陣列滑塊9上的針孔10，所以避免了成像針孔陣列滑塊9的不透光部分反射雜散光的問題。子平行激發(fā)光束經(jīng)過顯微鏡19(未畫出)的物鏡14，在位于物鏡14焦平面的樣品15上形成多個與針孔10 —一對應的照明點。被照明的樣品15發(fā)射的熒光經(jīng)過物鏡14匯聚透過針孔10，然后被二色分光鏡8反射，透過成像透鏡組11和發(fā)射濾色鏡12在面陣檢測器16上形成與針孔10 對應的成像點。電機7驅(qū)動照明針孔陣列滑塊4和成像針孔陣列滑塊9同時以設(shè)定的速度滑動，與針孔10 —一對應的照明點在樣品15上移動，實現(xiàn)對樣品15的掃描照明；同時與針孔10
對應的成像點在面陣檢測器16上移動。當面陣檢測器16曝光結(jié)束時，控制器13(未畫出)控制電機7停止不動、針孔和10移出光路，同時關(guān)閉光源1，面陣檢測器16得到完整的樣品15的熒光共聚焦圖像，并傳送給計算機17，由顯示器18顯示。實施例2圖4是與本發(fā)明相關(guān)的第二種共聚焦光學掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖，與實施例I的區(qū)別具體如下照明針孔陣列滑塊4與成像針孔陣列滑塊9之間的夾角為90度；二色分光鏡8反射光源I發(fā)射的、經(jīng)過激發(fā)濾色鏡2、準直透鏡組3和照明針孔陣列滑塊4上的針孔5形成的子平行激發(fā)光束，而透過樣品16發(fā)射的熒光。實施例3圖5是與本實用新型相關(guān)的第三種共聚焦光學掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖，與實施例2的區(qū)別具體如下光源I發(fā)射的、經(jīng)過激發(fā)濾色鏡2、準直透鏡組3和照明針孔陣列滑塊4上的針孔5形成的子平行激發(fā)光束不經(jīng)過成像針孔陣列滑塊9上的針孔10。
權(quán)利要求1.一種共聚焦光學掃描儀，放置了照明針孔陣列滑塊和成像針孔陣列滑塊，使光源發(fā)射的光透過所述照明針孔陣列滑塊上的所述針孔，照明位于顯微鏡的物鏡焦平面的樣品，所述照明針孔陣列滑塊和所述成像針孔陣列滑塊排列了一一對應的、透光的針孔；所述樣品發(fā)射的熒光透過所述成像針孔陣列滑塊的所述針孔，被面陣檢測器記錄成像；所述照明針孔陣列滑塊和所述成像針孔陣列滑塊由電機驅(qū)動，同時以設(shè)定的速度往復滑動，實現(xiàn)對所述樣品的共聚焦掃描成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，其特征在于，所述的針孔的形狀為圓形或多邊形，如三角形、方形、矩形、四邊形、五邊形和六邊形等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，還包括一個滑塊支架，用于安裝、固定所述照明針孔陣列滑塊和所述成像針孔陣列滑塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，所述成像針孔陣列滑塊位于所述顯微鏡的所述物鏡的成像像平面，不反射所述光源發(fā)射的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，還包括一片激發(fā)濾色鏡，位于所述光源后，其作用在于透過所述光源發(fā)射的部分波長的光，而阻擋其它波長的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，還包括一組準直透鏡組，位于所述光源與所述照明針孔陣列滑塊之間，使所述光源發(fā)射的光形成平行光束；所述準直透鏡組的光軸垂直于所述照明針孔陣列滑塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，還包括一片二色分光鏡，其作用在于將所述光源發(fā)射的光和所述樣品發(fā)射的突光分開為兩個光路。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，還包括一片發(fā)射濾色鏡，位于所述面陣檢測器之前，其作用在于只透過所述樣品發(fā)射的熒光、反射其它波長的光，使所述面陣檢測器只能檢測所述樣品發(fā)射的熒光。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種共聚焦光學掃描儀，還包括一個與所述面陣檢測器有信號通訊的控制器，由所述控制器控制所述電機驅(qū)動所述照明針孔陣列滑塊和所述成像針孔陣列滑塊同時以設(shè)定的速度滑動，使所述面陣檢測器的曝光時間等于所述照明針孔陣列滑塊和所述成像針孔陣列滑塊的滑動時間的整數(shù)倍，且使所述電機的啟動與所述面陣檢測器曝光的啟動為同一時刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種共聚焦光學掃描儀，所述控制器控制所述光源，使所述光源只在所述面陣檢測器曝光時發(fā)光。
專利摘要本實用新型涉及一種共聚焦光學掃描儀，特別涉及使用CCD、EMCCD、CMOS和sCOMS等面陣檢測器作為檢測單元的、應用于生物熒光顯微成像的共聚焦光學掃描儀。該共聚焦光學掃描儀的主要特征是光路里放置了照明針孔陣列滑塊和成像針孔陣列滑塊，且兩個陣列滑塊上排列的針孔一一對應；所述成像針孔陣列滑塊位于顯微鏡物鏡的成像焦平面，只透過位于顯微鏡物鏡的焦平面的樣品發(fā)射的熒光，且不反射光源發(fā)射的光，；由電機驅(qū)動照明針孔陣列滑塊和成像針孔陣列滑塊以設(shè)定的速度往復滑動，實現(xiàn)對樣品的掃描成像。因此，該共聚焦光學掃描儀具有掃描速度快、零雜散光背景噪聲、照明強度均一等優(yōu)點，同時該共聚焦光學掃描儀的掃描與檢測器的曝光易于實現(xiàn)同步控制。
文檔編號G01N21/64GK202748305SQ20122023523
公開日2013年2月20日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者賴博 申請人:賴博