专利名称：一种共聚焦光学扫描仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种共聚焦光学扫描仪，特别涉及使用CCD、EMCCD和CMOS等面阵探测器作为检测器的共聚焦光学扫描装置。
背景技术：
目前，已有的使用CCD、EMCCD和CMOS等面阵探测器作为检测器的共聚焦光学扫描装置，主要通过排列多个透光针孔的单转盘的旋转，或排列多个透光针孔的单滑块的往复滑动来实现对样品的扫描成像，光源发射的光直接照射在转盘或滑块上，有超过96%的光被转盘或滑块反射，造成杂散光噪声高的问题。通过在光源与转盘或滑块之间放置微透镜阵列，可以降低转盘或滑块对光源的反射，但是微透镜阵列制作费用过高、难以制造和尺寸限制等问题使之难以推广。
发明内容本实用新型为解决杂散光噪声高的问题，所采用的技术方案是光路里放置了照明针孔阵列滑块和成像针孔阵列滑块，且这两个针孔阵列具有相同的针孔排列方式，所有针孔为一一对应关系。照明针孔阵列滑块的不透光部分，将光源发射的未透过针孔的光反射，使其不进入成像光路，所以避免了杂散光噪声高的问题。本实用新型如图I所示包括光源I ;激发滤色镜2 ;准直透镜组3 ;照明针孔阵列滑块4，其上排列了多个透光的针孔5 ;滑块支架6 ;电机7 ;二色分光镜8 ;成像针孔阵列滑块9，其上排列着多个透光针孔10 ;成像透镜组11 ;发射滤色镜12 ;控制器13。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的(如图I)放置了所述照明针孔阵列滑块4和所述成像针孔阵列滑块9，使所述光源I发射的光透过所述照明针孔阵列滑块4上的所述针孔5，照明位于显微镜19的物镜14焦平面的样品15，所述照明针孔阵列滑块4和所述成像针孔阵列滑块9排列了一一对应的、透光的针孔5和10 ;所述样品15发射的荧光透过所述成像针孔阵列滑块9的所述针孔10，被面阵检测器16记录成像；所述照明针孔阵列滑块4和所述成像针孔阵列滑块9由所述电机7驱动，同时以设定的速度往复滑动，实现对所述样品15的共聚焦扫描成像。所述的针孔5和10的形状为圆形或多边形，如三角形、方形、矩形、四边形、五边形和六边形等。所述滑块支架6，用于安装、固定所述照明针孔阵列滑块4和所述成像针孔阵列滑块9。所述成像针孔阵列滑块9位于所述显微镜19的所述物镜14的成像像平面，不反射所述光源I发射的光。所述激发滤色镜2，位于所述光I源后，其作用在于透过所述光源I发射的部分波长的光，而阻挡其它波长的光。所述准直透镜组3，位于所述光源I与所述照明针孔阵列滑块4之间，使所述光源I发射的光形成平行光束；所述准直透镜组3的光轴垂直于所述照明针孔阵列滑块4。所述二色分光镜8,其作用在于将所述光源I发射的光和所述样品15发射的突光分开为两个光路。所述发射滤色镜12，位于所述面阵检测器16之前，其作用在于只透过所述样品15发射的荧光、反射其它波长的光，使所述面阵检测器16只能检测所述样品15发射的荧光。所述控制器13与所述面阵检测器16有信号通讯，控制所述电机7驱动所述照明针孔阵列滑块4和所述成像针孔阵列滑块9同时以设定的速度滑动，使所述面阵检测器16的曝光时间等于所述照明针孔阵列滑块4和所述成像针孔阵列滑块9的滑动时间的整数倍，且使所述电机7的启动与所述面阵检测器16曝光的启动为同一时刻；并控制所述光源1，使所述光源I只在所述面阵检测器曝光时发光。本实用新型的有益效果是I、扫描速度快，可实现快速共聚焦成像。2、避免了滑块反射的杂散光，降低了背景噪声。
图I :本实用新型的结构示意图图2 :本实用新型的针孔阵列示意图图3 :本实用新型的第一种实施例的示意图图4 :本实用新型的第二种实施例的示意图图5 :本实用新型的第三种实施例的示意图图面说明光源I ;激发滤色镜2 ;准直透镜组3 ;照明针孔阵列滑块4，其上排列了多个透光的针孔5 ;滑块支架6 ;电机7 ;二色分光镜8 ;成像针孔阵列滑块9，其上排列了多个透光的针孔10 ;成像透镜组11 ;发射滤色镜12 ;控制器13 ;显微镜物镜14 ;样品15 ;面阵检测器16 ；计算机17 ;显示器18 ;显微镜19。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步描述本发明。实施例I图3是与本实用新型相关的第一种共聚焦光学扫描仪示意图，图2是本实施例的针孔阵列示意图，针孔4a或针孔6a的形状为圆形。另外，针孔4a或针孔6a也可以是多边形，如三角形、方形、矩形、四边形、五边形和六边形等。在本实施例中，当面阵检测器16未曝光时，控制器13(未画出)控制电机7静止不动，针孔5和10不进入光路，并同时控制光源I不发光。当面阵检测器16开始曝光，控制器13 (未画出)控制光源I发射照明光，照明光透过激发滤色镜2形成激发光，之后经过准直透镜组3成为平行激发光；控制器13 (未画出)同时控制电机7启动，针孔5和10进入光路，使平行激发光经过照明针孔阵列滑块4上的针孔5被分成多个子平行激发光束；子平行激发光束透过二色分光镜8后，完全透过成像针孔阵列滑块9上的针孔10。因为子平行激发光束完全透过成像针孔阵列滑块9上的针孔10，所以避免了成像针孔阵列滑块9的不透光部分反射杂散光的问题。子平行激发光束经过显微镜19(未画出)的物镜14，在位于物镜14焦平面的样品15上形成多个与针孔10 —一对应的照明点。被照明的样品15发射的荧光经过物镜14汇聚透过针孔10，然后被二色分光镜8反射，透过成像透镜组11和发射滤色镜12在面阵检测器16上形成与针孔10 对应的成像点。电机7驱动照明针孔阵列滑块4和成像针孔阵列滑块9同时以设定的速度滑动，与针孔10 —一对应的照明点在样品15上移动，实现对样品15的扫描照明；同时与针孔10
对应的成像点在面阵检测器16上移动。当面阵检测器16曝光结束时，控制器13(未画出)控制电机7停止不动、针孔和10移出光路，同时关闭光源1，面阵检测器16得到完整的样品15的荧光共聚焦图像，并传送给计算机17，由显示器18显示。实施例2图4是与本发明相关的第二种共聚焦光学扫描仪的结构示意图，与实施例I的区别具体如下照明针孔阵列滑块4与成像针孔阵列滑块9之间的夹角为90度；二色分光镜8反射光源I发射的、经过激发滤色镜2、准直透镜组3和照明针孔阵列滑块4上的针孔5形成的子平行激发光束，而透过样品16发射的荧光。实施例3图5是与本实用新型相关的第三种共聚焦光学扫描仪的结构示意图，与实施例2的区别具体如下光源I发射的、经过激发滤色镜2、准直透镜组3和照明针孔阵列滑块4上的针孔5形成的子平行激发光束不经过成像针孔阵列滑块9上的针孔10。
权利要求1.一种共聚焦光学扫描仪，放置了照明针孔阵列滑块和成像针孔阵列滑块，使光源发射的光透过所述照明针孔阵列滑块上的所述针孔，照明位于显微镜的物镜焦平面的样品，所述照明针孔阵列滑块和所述成像针孔阵列滑块排列了一一对应的、透光的针孔；所述样品发射的荧光透过所述成像针孔阵列滑块的所述针孔，被面阵检测器记录成像；所述照明针孔阵列滑块和所述成像针孔阵列滑块由电机驱动，同时以设定的速度往复滑动，实现对所述样品的共聚焦扫描成像。
2.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，其特征在于，所述的针孔的形状为圆形或多边形，如三角形、方形、矩形、四边形、五边形和六边形等。
3.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，还包括一个滑块支架，用于安装、固定所述照明针孔阵列滑块和所述成像针孔阵列滑块。
4.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，所述成像针孔阵列滑块位于所述显微镜的所述物镜的成像像平面，不反射所述光源发射的光。
5.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，还包括一片激发滤色镜，位于所述光源后，其作用在于透过所述光源发射的部分波长的光，而阻挡其它波长的光。
6.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，还包括一组准直透镜组，位于所述光源与所述照明针孔阵列滑块之间，使所述光源发射的光形成平行光束；所述准直透镜组的光轴垂直于所述照明针孔阵列滑块。
7.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，还包括一片二色分光镜，其作用在于将所述光源发射的光和所述样品发射的突光分开为两个光路。
8.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，还包括一片发射滤色镜，位于所述面阵检测器之前，其作用在于只透过所述样品发射的荧光、反射其它波长的光，使所述面阵检测器只能检测所述样品发射的荧光。
9.根据权利要求I所述的一种共聚焦光学扫描仪，还包括一个与所述面阵检测器有信号通讯的控制器，由所述控制器控制所述电机驱动所述照明针孔阵列滑块和所述成像针孔阵列滑块同时以设定的速度滑动，使所述面阵检测器的曝光时间等于所述照明针孔阵列滑块和所述成像针孔阵列滑块的滑动时间的整数倍，且使所述电机的启动与所述面阵检测器曝光的启动为同一时刻。
10.根据权利要求9所述的一种共聚焦光学扫描仪，所述控制器控制所述光源，使所述光源只在所述面阵检测器曝光时发光。
专利摘要本实用新型涉及一种共聚焦光学扫描仪，特别涉及使用CCD、EMCCD、CMOS和sCOMS等面阵检测器作为检测单元的、应用于生物荧光显微成像的共聚焦光学扫描仪。该共聚焦光学扫描仪的主要特征是光路里放置了照明针孔阵列滑块和成像针孔阵列滑块，且两个阵列滑块上排列的针孔一一对应；所述成像针孔阵列滑块位于显微镜物镜的成像焦平面，只透过位于显微镜物镜的焦平面的样品发射的荧光，且不反射光源发射的光，；由电机驱动照明针孔阵列滑块和成像针孔阵列滑块以设定的速度往复滑动，实现对样品的扫描成像。因此，该共聚焦光学扫描仪具有扫描速度快、零杂散光背景噪声、照明强度均一等优点，同时该共聚焦光学扫描仪的扫描与检测器的曝光易于实现同步控制。
文档编号G01N21/64GK202748305SQ20122023523
公开日2013年2月20日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者赖博 申请人:赖博