一种高速大视野显微成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高速大视野显微成像装置，其特征在于，包括光源系统、显微成像系统、光束偏转系统、光电传感器系统和控制系统；控制系统，分别与光源系统、光束偏转系统和光电传感器系统连接，用于对光源系统、光束偏转系统、光电传感器系统进行同步有序控制；光源系统的输出光路上放置样品，样品的输出光路设有显微成像系统，显微成像系统的输出光路上设有光束偏转系统，光束偏转系统的输出光路上设有光电传感器系统，光电传感器系统包括至少两个光电传感器，每个光电传感器的感光面包括多个子区域。本实用新型专利技术涉及显微成像技术领域，解决了传统装置中进行高速成像时存在的曝光时间不一致，图像尺寸受到限制的问题。图像尺寸受到限制的问题。图像尺寸受到限制的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高速大视野显微成像装置


[0001]本技术涉及显微成像
，尤其涉及一种高速大视野显微成像装置。

技术介绍

[0002]光学成像领域的一个发展方向就是如何能够捕捉到高速的生物学过程，能够实现更高的成像速度，就可以捕捉到高速生物学过程的细节，可以为进一步的生物学研究提供基础。
[0003]光学信号的采集主要是由光电转换器件完成的，常用的光电转换器件包括光电倍增管(PMT)，电荷耦合器件(CCD)以及金属互补氧化物半导体(CMOS)等技术。而高速成像主要涉及到的传感器为CCD和CMOS器件。随着近年来光电子器件的发展，尤其是科研级高速低噪声相机(sCMOS)的出现，使得光电传感器能够达到更高的帧频，全幅的图像采集速度能够达到100fps，通过调整图像大小(ROI)还可以进一步增加帧速，从而满足了大部分的生物学研究的需求。
[0004]但是，对于一些超快的生物学过程来说，例如膜电位的动态过程研究，往往需要达到接近1ms的时间分辨率，这时即使使用高速sCMOS也只能将ROI限制在很小的范围之内，通常只能达到100-200像素的高度，这就限制了对大范围信号的采集和分析工作。
[0005]同时，使用sCMOS直接进行高速成像时，受限于sCMOS的结构，通常使用卷帘快门(Rollingshutter)方式，这种方式能够实现更高的成像速度，但是图像中每一行的曝光时间存在差别，这对于需要对时间进行分析的场合会造成误差导致分析困难并增加误差。

技术实现思路

[0006]本技术提供一种高速大视野显微成像装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0007]第一方面，本技术实施例提供了一种高速大视野显微成像装置，其特征在于，包括光源系统、显微成像系统、光束偏转系统、光电传感器系统和控制系统；
[0008]控制系统，分别与光源系统、光束偏转系统和光电传感器系统连接，用于对光源系统、光束偏转系统、光电传感器系统进行同步有序控制；
[0009]控制系统，分别与光源系统、光束偏转系统和光电传感器系统连接，用于对光源系统、光束偏转系统、光电传感器系统进行同步有序控制；
[0010]光源系统的输出光路上放置样品，样品的输出光路设有显微成像系统，显微成像系统的输出光路上设有光束偏转系统，光束偏转系统的输出光路上设有光电传感器系统，光电传感器系统包括至少两个光电传感器，每个光电传感器的感光面包括多个子区域；
[0011]其中，光源系统发出的光照射到样品上，显微成像系统接收和汇聚样品发出的光信号，并将所述光信号输出给光束偏转系统，光束偏转系统依次将光信号偏转到光电传感器系统的各个光电传感器的感光面上，光电传感器系统中的各个光电传感器用于交替进行光信号的积分以及信号转换。
[0012]进一步，所述光源系统包括光源和透镜，光源发出的光经透镜汇聚后输出。
[0013]进一步，所述显微成像系统按照光路传播方向依次设置显微物镜、二向色镜、第一聚焦透镜、反射镜、光阑和第二聚焦透镜，所述二向色镜的反射面朝向显微物镜，所述二向色镜的透射面朝向第一聚焦透镜，所述光源系统输出的光经二向色镜反射到显微物镜从而照射到样品上，样品发射出光信号，依次经过显微物镜和二向色镜，从二向色镜透射的光信号依次经过第一聚焦透镜和反射镜，从发射镜反射的光信号依次经过光阑和第二聚焦透镜。
[0014]进一步，光束偏转系统包括光偏转器和第三聚焦透镜，控制系统控制光偏转器偏转不同的角度，使得从所述显微成像系统输出的光信号经第三聚焦透镜后依次聚焦到每个光电传感器及每个光电传感器的不同子区域。
[0015]进一步地，所述光偏转器为检流计振镜、压电谐振振镜和多面转镜中的任一个。
[0016]进一步，所述光偏转器为检流计振镜时，所述光束偏转系统还包括三角分光镜，所述至少两个光电传感器包括第一光电传感器和第二光电传感器，所述光束偏转系统按照光路传播方向依次设置检流计振镜、第三聚焦透镜和三角分光镜，从所述显微成像系统输出的光信号依次经过检流计针镜、第三聚焦透镜和三角分光镜，经三角分光镜分光聚焦在第一光电传感器和第二光电传感器。
[0017]进一步，第一光电传感器和第二光电传感器对称设置于三角分光镜的两侧。
[0018]进一步，每个光电传感器均包括SCMOS器件。
[0019]进一步，所述多个子区域为4个子区域。
[0020]本技术实施例的一种高速大视野显微成像装置，至少具有以下有益效果：
[0021]1、本装置解决了传统显微成像装置在高速成像时需要减小成像尺寸的问题，在高速成像过程中能够提供更大的成像尺寸；
[0022]2、本装置解决了曝光时间不一致的问题，保证了图像中每行的曝光时间的同步。
[0023]3.本装置通过使用多个光电传感器，能够使光电传感器的光信号积分和积分信号读出两个过程相分离，保证图像曝光的同步，同时也可以增加图像的采集速度。
附图说明
[0024]附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
[0025]图1为本技术实施例提供的一种高速大视野显微成像装置的结构示意图；
[0026]图2为本技术另一实施例提供的一种高速大视野显微成像装置的结构示意图；
[0027]图3为本技术实施例提供的一种高速大视野显微成像装置的成像时的时序图；
[0028]图4为本技术实施例提供的一种高速大视野显微成像装置的CMOS靶面及子图像示意图。
[0029]附图标记说明：1-光源系统；2-样品；3-显微成像系统；4-光束偏转系统；5-光电传感器系统；6-控制系统；1-1-激光器；1-2-透镜；3-1-显微物镜；3-2-二向色镜；3-3-第一聚
焦透镜；3-4-反射镜；3-5-光阑；3-6-第二聚焦透镜；4-1-检流计振镜；4-2-第三聚焦透镜；4-3-三角分光镜；5-1-第一光电传感器；5-2-第二光电传感器。
具体实施方式
[0030]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0031]需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0032]图1提供了一种高速大视野显微成像装置，包括光源系统1、显微成像系统3、光束偏转系统4、光电传感器系统5和控制系统6；
[0033]控制系统6，分别与光源系统1、光束偏转系统4和光电传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速大视野显微成像装置，其特征在于，包括光源系统、显微成像系统、光束偏转系统、光电传感器系统和控制系统；控制系统，分别与光源系统、光束偏转系统和光电传感器系统连接，用于对光源系统、光束偏转系统、光电传感器系统进行同步有序控制；光源系统的输出光路上放置样品，样品的输出光路设有显微成像系统，显微成像系统的输出光路上设有光束偏转系统，光束偏转系统的输出光路上设有光电传感器系统，光电传感器系统包括至少两个光电传感器，每个光电传感器的感光面包括多个子区域；其中，光源系统发出的光照射到样品上，显微成像系统接收和汇聚样品发出的光信号，并将所述光信号输出给光束偏转系统，光束偏转系统依次将光信号偏转到光电传感器系统的各个光电传感器的感光面上，光电传感器系统中的各个光电传感器用于交替进行光信号的积分以及信号转换。2.根据权利要求1所述的高速大视野显微成像装置，其特征在于，所述光源系统包括光源和透镜，光源发出的光经透镜汇聚后输出。3.根据权利要求1所述的高速大视野显微成像装置，其特征在于，所述显微成像系统按照光路传播方向依次设置显微物镜、二向色镜、第一聚焦透镜、反射镜、光阑和第二聚焦透镜，所述二向色镜的反射面朝向显微物镜，所述二向色镜的透射面朝向第一聚焦透镜，所述光源系统输出的光经二向色镜反射到显微物镜从而照射到样品上，样品发射出光信号，依次经过显微物镜和二向色...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷陆生，纪伟，徐涛，付彦辉，
申请(专利权)人：中国科学院生物物理研究所，
类型：新型
国别省市：