)和成像镜头2，TD1-CXD的光敏面通过成像镜头2映射到焦面上的区域如图4所示，为一长为B宽为C的矩形。我们需要将照明光斑整形，形成椭圆形的照明区域12，可以正好覆盖成像区域13，这样我们就可最大限度地利用照明光的能量。
[0036]所述光斑整形模块，按照光路方向依次包括扩束单元和缩束单元。所述扩束单元包括光路的第一球面镜凹透镜10和第二球面镜凸透镜9，其光轴重合且共焦。所述缩束单元包括第一柱面镜7和第二柱面镜6，其母线平行，主面平行，主面的中心均重合于光轴。两个柱面镜的母线映射到焦面上应与成像区域13的长边平行。准直光源入射光斑整形系统后，其截面形状如图3的11所示，照明光斜入射于样品4表面形成椭圆光斑，椭圆光斑的长轴大于线探测器I的成像区域13长度，椭圆光斑的短轴和线探测器I的成像区域13宽度比为0.8。所述线探测器I固定，平移台5带动样品4沿扫描方向运动。
[0037]实施例2
[0038]—种成像系统，如图2所示，为激光激发荧光进行高速扫描成像的装置，包括线扫描模块和光斑整形模块。
[0039]所述线扫描模块，包括线探测器I (TD1-CXD)和成像镜头2，TD1-CXD的光敏面通过成像镜头2映射到焦面上的区域如图4所示，为一长为B宽为C的矩形。我们需要将照明光斑整形，形成椭圆形的照明区域12，可以正好覆盖成像区域13，这样我们就可最大限度地利用照明光的能量。
[0040]所述光斑整形模块，按照光路方向依次包括扩束单元和缩束单元。所述扩束单元包括光路的第一球面镜凸透镜10和第二球面镜凸透镜9，其光轴重合且共焦。所述缩束单元包括第一柱面镜7和第二柱面镜6，其母线平行，主面平行，主面的中心均重合于光轴。两个柱面镜的母线映射到焦面上应与成像区域13的长边平行。准直光源入射光斑整形系统后，其截面形状如图3的11所示，通过分光镜3调整光线方向，使得照明光垂直入射于样品4表面形成椭圆光斑，椭圆光斑的长轴大于线探测器I的成像区域13长度，椭圆光斑的短轴和线探测器I的成像区域13宽度比为1.0o
[0041]照明光被分光镜3反射照明样品4，样品4被激发后发出的荧光透过分光镜3，经过截止滤光片滤除杂散光，被成像镜头2成像在探测器上。所述线探测器I固定，平移台5带动样品4沿扫描方向运动，进行扫描成像。
[0042]实施例3
[0043]一种成像系统，如图3所示为使用激光激发荧光进行高速扫描成像的装置，包括线扫描模块和光斑整形模块。
[0044]所述线扫描模块，包括线探测器I (TD1-CXD)和成像镜头2，TD1-CXD的光敏面通过成像镜头2映射到焦面上的区域如图4所示，为一长度为B宽度为C的矩形。我们需要将照明光斑整形，形成椭圆形的照明区域12，可以正好覆盖成像区域13，这样我们就可最大限度地利用照明光的能量。
[0045]所述光斑整形模块，按照光路方向依次包括扩束单元和缩束单元。所述扩束单元包括光路的第一球面镜凸透镜10和第二球面镜凸透镜9，其光轴重合且共焦点。所述缩束单元包括第一柱面镜7和第二柱面镜6，其母线平行，主面平行，主面的中心均重合于光轴。两个柱面镜的母线映射到焦面上应与成像区域13的长边平行。光斑整形模块中，具有反射镜8，调整光路缩小整体系统体积。准直光源入射光斑整形系统后，其截面形状如图3的11所示，通过分光镜3调整光线方向，使得照明光垂直入射于样品4表面形成椭圆光斑，椭圆光斑的长轴大于线探测器I的成像区域13长度，椭圆光斑的短轴和线探测器I的成像区域13宽度比为1.5。
[0046]照明光被分光镜3反射照明样品4，样品4被激发后发出的焚光透过分光镜3，经过截止滤光片滤除杂散光，被成像镜头2成像在探测器上。所述线探测器I固定，平移台5带动样品4沿扫描方向运动，进行扫描成像。
[0047]实施例4
[0048]图5为实施例3的一个典型应用，用于荧光样品的显微扫描成像。14为激光经过光斑整形系统出射的光斑。18为筒镜，19为显微物镜，17为二向色镜，16为截止滤光片。20为物镜的视场，其中矩形区域为CCD光敏面映射在物镜焦面的区域，椭圆区域为照明区域。光斑14经过18和19组成的光路系统最终形成视场里的照明区域。平移台5带动样品4在X方向移动一次，可以获得样品上一个条带的图像，然后在Y方向上移动B进行下一个条带的扫描。重复以上步骤即可完成对荧光样品整个表面的扫描。
[0049]图6是利用实施例3所示系统获取的生物样品高分辨率图像。生物样品为包埋过的GFP转基因鼠脑，我们对鼠脑的断面进行成像。所使用的显微物镜19为40X的水浸物镜，扫描时平移台运动速度为900mm/min，使用的光源为波长为488nm的50mW激光器。图7是图6中小白框中图像的放大。图6的scale bar为1mm，图7的scale bar为50 μm，图6的获取时间是25s左右。图7中可以清晰的看到精细的神经纤维。应用实施例3中提供的扫描成像系统，相比现有的荧光成像装置，成像速度和信噪比明显提高。
[0050]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种扫描成像系统，其特征在于，包括线扫描模块和光斑整形模块； 所述线扫描模块包括线探测器(I)和成像镜头(2); 所述光斑整形模块，按照光路方向依次包括扩束单元和缩束单元；所述扩束单元为一对共焦点共光轴设置的透镜，使得光斑二维扩大；所述缩束单元为一对共焦点共光轴设置的柱面镜，其中包括第一柱面镜(7)和第二柱面镜(6)，第一、第二柱面镜(6)的母线平行，使得光斑一维压缩； 准直光束通过光斑整形模块形成椭圆光斑，用于照明样品(4);样品(4)产生光信号，经所述线扫描模块的成像镜头(2)聚焦后，被所述线扫描模块的线探测器(I)采集成像，样品(4)和所述线探测器(I) I相对运动扫描，所述线探测器(I)的扫描方向与椭圆光斑长轴垂直，椭圆光斑的长轴大于线探测器(I)的成像区域(13)长度，椭圆光斑的短轴和线探测器⑴的成像区域(13)宽度比在0.8?1.5之间。2.如权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述扩束单元的一对透镜，按照光路方向包括第一透镜(10)和第二透镜(9)，其中第一透镜(10)为凹透镜或者凸透镜，第二透镜(9)为凸透镜。3.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述光斑整形模块还包括平面反射镜(8)，用于调整光路方向。4.如权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述椭圆光斑经分光镜(3)反射垂直照明样品(4)，样品(4)光信号经所述分光镜(3)透射被线扫描模块采集。5.如权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述线探测器(I)固定，样品(4)沿扫描方向运动。6.如权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，按照光路方向，所述光斑整形模块与样品(4)之间，设置有显微物镜。7.如权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述样品(4)光信号经过滤光后，被所述线扫描模块采集。
【专利摘要】本发明公开了一种高速弱光扫描成像系统。所述成像系统包括线扫描模块和光斑整形模块；其中线扫描模块包括线探测器和成像镜头；光斑整形模块，按照光路方向依次包括扩束单元和缩束单元；准直光束通过光斑整形模块形成椭圆光斑，用于照明样品；样品产生光信号，经所述线扫描模块的成像镜头聚焦后，被所述线扫描模块的线探测器采集成像，样品和所述线探测器1相对运动扫描，所述线探测器的扫描方向与椭圆光斑长轴垂直，椭圆光斑的长轴大于线探测器的成像区域长度，椭圆光斑的短轴和线探测器的成像区域宽度比在0.8～1.5。本发明了提高照明效率，解决了线探测器成像时信号偏弱、成像速度不高的技术问题。
【IPC分类】H04N1/04, H04N1/024
【公开号】CN104967759
【申请号】CN201410669860
【发明人】骆清铭, 龚辉, 曾绍群, 杨涛, 尚振华
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年2月13日