本公开涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光片照明成像系统及方法。
背景技术：
光片照明成像技术是利用微米级的激发光薄片进行样品局部照明，从而实现具有高空间分辨率的三维成像。光片的照明方式与传统的全场照明方式相比，具有较高的信噪比和较低的光毒性，可适用于透明组织样品成像。
光片成像方法主要依靠柱面镜或者点扫描的方式形成光片，然而在实现本公开的过程中本申请发明人发现，其中，通过柱面镜形成的光片较厚，纵向分辨率较低；点扫描的方式形成的光片受物镜景深限制，光片照射范围小。当超出适当范围时，光片厚度迅速增加，空间分辨率迅速下降。因此，目前光片形成方法均无法实现高空间分辨率的大尺寸样品照明和成像。
公开内容
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本公开提供一种光片照明成像系统及方法，以缓解现有技术中的光片成像方法均无法实现高空间分辨率的大尺寸样品照明和成像的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种光片照明成像系统，包括：激光器，用于发射激光；声光调制器，与所述激光器连接，用于调制所述激光器的输出光强；光片成像组件，与所述声光调制器连接，用于采集样品的三维扫描图像，包括：tag透镜，与所述声光调制器连接，用于调节激光的聚焦位置；第一振镜，与所述tag透镜连接，用于调节激光的扫描深度；以及第二振镜，与所述第一振镜连接，用于在另一个方向上调节激光的扫描深度；以及处理器，分别与所述激光器、所述声光调制器和所述光片成像组件连接，用于协调配合各个组件采集样品的三维扫描图像；其中，在所述处理器的控制下，所述tag透镜和所述第一振镜配合扫描形成平面二维光片，并且通过声光调制器周期性地调节激光器的输出光强，所述第二振镜调节激光沿与所述平面二维光片垂直的方向上扫描，形成三维扫描图像。
在本公开的一些实施例中，其中：所述tag透镜调节激光沿第一方向的聚焦位置，所述第一振镜调节激光沿与所述第一方向垂直的第二方向扫描，所述第二振镜调节激光沿与所述第一方向和所述第二方向形成的平面垂直的第三方向扫描。
在本公开的一些实施例中，所述光片成像组件还包括：载物台，用于盛放样品；照明物镜，与所述第二振镜连接，用于将激光汇聚在待成像样品上；探测物镜，与所述二维光片垂直设置，用于输送样品的光信息；以及相机，与所述探测物镜连接，用于采集样品的扫描图像。
在本公开的一些实施例中，所述载物台沿所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向改变待成像样品的位置。
在本公开的一些实施例中，其中：所述tag透镜和所述第一振镜之间设置有第一透镜组；所述第二振镜和所述照明物镜之间设置有第二透镜组。
在本公开的一些实施例中，所述第一透镜组和所述第二透镜组均包括：沿光路间隔设置的两块凸透镜，且两块凸透镜通过套筒连接。
在本公开的一些实施例中，探测物镜上设置有滤光片，用于在采集荧光成像过程中滤除激发光的反射光。
在本公开的一些实施例中，其中：所述声光调制器与所述光片成像组件之间设置有扩束器；所述激光器为飞秒激光器。
根据本公开的另一个方面，还提供一种光片照明成像方法，使用本公开提供的光片照明成像系统，包括：步骤a：通过处理器控制tag透镜进行第一方向光片扫描；步骤b：通过处理器控制tag透镜调节光斑返回所述第一方向初始位置处，控制第一振镜调节光斑沿第二方向平移；步骤c：重复步骤a和步骤b，直至完成一次二维光片扫描；步骤d：通过处理器控制tag透镜调节光斑返回所述第一方向的初始位置处，控制第一振镜调节光斑返回所述第二方向的初始位置处，控制第二振镜调节光斑沿第三方向平移；步骤e：重复步骤a至步骤d，直至完成一次三维光片扫描。
在本公开的一些实施例中，所述步骤a中，通过处理器控制tag透镜进行第一方向光片扫描时，随着扫描深度增加，通过处理器同步控制声光调制器增加激光输出光强。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的光片照明成像系统及方法具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
采用tag透镜和第一振镜实现二维平面光片扫描，再通过第二振镜实现三维立体扫描，从而能够克服现有技术中，当扫描超出适当范围时，光片厚度迅速增加，空间分辨率迅速下降的技术问题。
附图说明
图1为本公开实施例光片照明成像系统的结构示意图。
图2为图1所示成像系统中的光路示意图。
图3为本公开实施例光片照明成像方法的流程图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-激光器；2-声光调制器；3-tag透镜；
4-第一振镜；5-第二振镜；6-处理器；
7-载物台；8-照明物镜；9-探测物镜；
10-相机；11-第一透镜组；12-第二透镜组；
13-扩束镜。
具体实施方式
本公开实施例提供的光片照明成像系统及方法中，采用tag透镜和将传统振镜的扫描范围由二维平面扩展为三维空间，从而能够克服现有技术中，当扫描超出适当范围时，光片厚度迅速增加，空间分辨率迅速下降的技术问题。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开实施例光片照明成像系统的结构示意图。
根据本公开的一个方面，提供一种光片照明成像系统，如图1所示，包括：激光器1，用于发射激光；声光调制器2，与激光器1连接，用于调制激光器1的输出光强；光片成像组件，与声光调制器2连接，用于采集样品的三维扫描图像；以及处理器，分别与激光器1、声光调制器2和光片成像组件连接，用于协调配合各个组件采集样品的三维扫描图像。
在本公开的一些实施例中，光片成像组件包括：tag透镜3，与声光调制器2连接，用于调节激光的聚焦位置；第一振镜4，与tag透镜3连接，用于调节激光的扫描深度；以及第二振镜5，与第一振镜4连接，用于在另一个方向上调节激光的扫描深度；其中，在处理器6的控制下，tag透镜3和第一振镜4配合扫描形成平面二维光片，并且通过声光调制器2周期性地调节激光器1的输出光强，第二振镜5调节激光沿与平面二维光片垂直的方向上扫描，形成三维扫描图像。采用tag透镜3和第一振镜4实现二维平面光片扫描，再通过第二振镜5实现三维立体扫描，从而能够克服现有技术中，当扫描超出适当范围时，光片厚度迅速增加，空间分辨率迅速下降的技术问题。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，其中：tag透镜3调节激光沿第一方向(即图1中y方向)的聚焦位置，第一振镜4调节激光沿与第一方向垂直的第二方向(即图1中x方向)扫描，第二振镜5调节激光沿与第一方向和第二方向形成的平面垂直的第三方向(即图1中z方向)扫描。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，光片成像组件还包括：载物台7，用于盛放样品；照明物镜8，与第二振镜5连接，用于将激光汇聚在待成像样品上；探测物镜9，与二维光片所在的二维平面垂直设置，用于输送样品的光信息；以及相机10，与探测物镜9连接，用于采集样品的扫描图像。
在本公开的一些实施例中，载物台7沿第一方向、第二方向和第三方向改变待成像样品的位置。
图2为图1所示成像系统中的光路示意图。
在本公开的一些实施例中，其中：tag透镜3和第一振镜4之间设置有第一透镜组11；第二振镜5和照明物镜8之间设置有第二透镜组12，光路的传播路线如图2所示，第一透镜组11和第二透镜组12用于为光束整形。
在本公开的一些实施例中，第一透镜组11和第二透镜组12均包括：沿光路间隔设置的两块凸透镜，且两块凸透镜通过套筒连接。
在本公开的一些实施例中，还能够在探测物镜9上设置有滤光片，用于在采集荧光成像过程中滤除激发光的反射光。
在本公开的一些实施例中，其中：声光调制器2与光片成像组件之间设置有扩束器13，用于为激光扩束；激光器1为飞秒激光器，其初始出射激光功率、波长可由处理器6进行控制，激光输出形式为空间光输出。
图3为本公开实施例光片照明成像方法的流程图。
根据本公开的另一个方面，如图3所示，还提供一种光片照明成像方法，使用本公开提供的光片照明成像系统，包括：步骤a：通过处理器6控制tag透镜3进行第一方向光片扫描；步骤b：通过处理器6控制tag透镜3调节光斑返回第一方向初始位置处，控制第一振镜4调节光斑沿第二方向平移；步骤c：重复步骤a和步骤b，直至完成一次二维光片扫描；步骤d：通过处理器6控制tag透镜3调节光斑返回第一方向的初始位置处，控制第一振镜4调节光斑返回第二方向的初始位置处，控制第二振镜5调节光斑沿第三方向平移；步骤e：重复步骤a至步骤d，直至完成一次三维光片扫描。
在本公开的一些实施例中，步骤a中，通过处理器6控制tag透镜3进行第一方向光片扫描时，随着扫描深度增加，通过处理器6同步控制声光调制器2增加激光输出光强。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开提供的光片照明成像系统及方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供的光片照明成像系统及方法采用tag透镜和将传统振镜的扫描范围由二维平面扩展为三维空间，从而能够克服现有技术中，当扫描超出适当范围时，光片厚度迅速增加，空间分辨率迅速下降的技术问题。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。