一种高速多通道激光扫描成像装置的制作方法

本发明涉及多功能激光扫描成像领域，具体涉及一种多通道高速低成本并行化扫描成像技术。

背景技术：

1、对于普通的多通道激光扫描成像仪来说，都采用xyz三轴电动载物台，用于病理切片扫描的正置显微镜结构或用于活细胞培养皿成像的倒置显微镜结构。其中xy方向的电动驱动部件为步进电机，伺服电机或直线电机。特别是当使用高数值孔径物镜以获得最好的水平分辨率和竖直分辨率，也就是光学分层能力。举例说明，当数值孔径达到1.0时，竖直分辨率接近亚微米级别。因此对z轴电动驱动部件的性能提出了极高的要求。

2、为了满足高数值孔径物镜对z轴电动驱动部件的精度要求，目前往往采用昂贵的纳米级压电驱动部件。而在扫描成像时，为了覆盖足够大的成像区域，并获得三维成像，传统的多通道激光扫描成像仪遵循先进行xy二维扫描成像得到该层的全部图像，然后再z轴移动一个极小的距离将焦平面移动到一个新位置，然后重复进行xy二维扫描成像得到该层的全部图像。此外，由于样品并不在一个平面上或样品并不水平，在做c-scan时z轴电动驱动器也要随时调整焦平面的位置。由于z轴电动驱动器的极小步进，大大限制了成像速度，无法用于真正的高通量高内涵激光扫描成像。如果能将关键的z轴电动驱动器从系统中移除，则有望解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高速多通道激光扫描成像装置，移除了关键的高精度纳米z轴驱动器，从而提高成像速度。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高速多通道激光扫描成像装置，包括照明模块、z轴驱动器、带有径向位移器的电动转盘载物台、物镜、滤光模块、若干相机和倾斜机械支撑模块；照明模块的输出与z轴驱动器的输入相连，z轴驱动器的输出与带有径向位移器的电动转盘载物台的输入相连，带有径向位移器的电动转盘载物台的输出与物镜的输入相连，物镜的输出与滤光模块的输入相连，滤光模块的输出与若干相机的输入相连，倾斜机械支撑模块的三个输出分别与照明模块，物镜，滤光模块和若干相机的另一个输入相连。

2、本发明的工作原理在于：本发明与传统的多通道激光扫描成像仪相比，本发明通过倾斜机械支撑模块将除了z轴驱动器和带有径向位移器的电动转盘载物台之外的所有部件都倾斜一定角度；这样的话，倾斜的物镜会产生一个倾斜的焦平面，通过选用高数值孔径低放大倍率物镜来生成足够小的竖直分辨率（短焦深，好光学切片能力）和足够大的视场；倾斜的视场中的每一条水平线都位于竖直距离上的不同位置，通过移动x轴电动载物台并连续拍照来获得倾斜层叠的2d图像；将不同x轴位置的2d图像的同一位置的水平线重建成多张新的2d图像，这些2d图像等效于非倾斜成像的传统高速多通道激光扫描成像装置的水平焦平面成像；在本发明中z轴驱动器可为低精度的电动驱动器或手动移动，起作用仅仅是将载有样品的带有径向位移器的电动转盘载物台粗略地移动到倾斜角平面附近；通过采用多个相机同时成像实现了多通道成像功能。

3、进一步，物镜的视场直径大于或者等于0.1毫米。

4、进一步，物镜的视场角大于等于 3 度。

5、进一步，物镜的入射光束直径大于或等于 3 毫米。。

6、进一步，物镜的数值孔径大于或等于 0.1。

7、进一步，物镜的工作距离大于或等于 0.1 毫米。

8、进一步，带有径向位移器的电动转盘载物台的驱动部件为步进电机或伺服电机或直线电机。

9、进一步，倾斜机械支撑模块为电动或手动驱动。

10、进一步，相机的感光单元为ccd或cmos器件。

11、进一步，带有径向位移器的电动转盘载物台采用伺服电机或步进电机作为转动驱动器。

12、进一步，带有径向位移器的电动转盘载物台采用伺服电机或步进电机作为径向位移驱动器。

技术特征：

1.一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：它包括照明模块、z轴驱动器、带有径向位移器的电动转盘载物台、物镜、滤光模块、若干相机和倾斜机械支撑模块；照明模块的输出与z轴驱动器的输入相连，z轴驱动器的输出与带有径向位移器的电动转盘载物台的输入相连，带有径向位移器的电动转盘载物台的输出与物镜的输入相连，物镜的输出与滤光模块的输入相连，滤光模块的输出与相机的输入相连，倾斜机械支撑模块的三个输出分别与照明模块，物镜，滤光模块和相机的另一个输入相连。

2.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的物镜的视场直径大于或者等于0.1毫米。

3.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的物镜的视场角大于等于 3 度。

4.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的物镜的数值孔径大于或等于 0.1。

5.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的物镜的工作距离大于或等于 0.1 毫米。

6.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的带有径向位移器的电动转盘载物台的驱动部件为步进电机或伺服电机或直线电机。

7.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的倾斜机械支撑模块为电动或手动驱动。

8.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的相机的感光单元为ccd或cmos器件。

9.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的带有径向位移器的电动转盘载物台采用伺服电机或步进电机作为转动驱动器。

10.如权利要求1所述的一种高速多通道激光扫描成像装置，其特征在于：所述的带有径向位移器的电动转盘载物台采用伺服电机或步进电机作为径向位移驱动器。

技术总结
一种高速多通道激光扫描成像装置，特别是一种基于倾斜成像的多通道高速低成本并行化扫描成像技术。它包括照明模块、Z轴驱动器、带有径向位移器的电动转盘载物台、物镜、滤光模块、相机1、相机2和倾斜机械支撑模块；照明模块的输出与Z轴驱动器的输入相连，Z轴驱动器的输出与带有径向位移器的电动转盘载物台的输入相连，带有径向位移器的电动转盘载物台的输出与物镜的输入相连，物镜的输出与滤光模块的输入相连，滤光模块的输出与相机的输入相连，倾斜机械支撑模块的三个输出分别与照明模块，物镜，滤光模块和相机的另一个输入相连。本发明结构简单，成本低，速度快，且无需配备昂贵的Z轴电动驱动器。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：苏州溢博伦光电仪器有限公司
技术研发日：20221220
技术公布日：2024/1/11