便携式共聚焦显微成像系统的制作方法

摄影电影;光学设备的制造及其处理,应用技术1.本技术涉及光学成像技术领域，具体涉及一种便携式共聚焦显微成像系统。背景技术：2.相关技术中，现有的共聚焦显微成像系统，多采用分立空间元件组建光路。然而，这种光路结构易受外界环境变化干扰，系统稳定性较差，成像质量还有待提升。技术实现要素：3.有鉴于此，本技术的目的在于克服现有技术中共聚焦显微成像系统的系统稳定性较差、成像质量还有待提升的技术问题，提供一种便携式共聚焦显微成像系统。4.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：5.本技术提供一种便携式共聚焦显微成像系统，包括：光源模块、光转接模块、有线传输介质、探头模块和成像模块；6.所述光转接模块通过所述有线传输介质分别与所述光源模块、所述探头模块和所述成像模块连接；7.所述有线传输介质，用于将所述光源模块输出的激光传输至所述光转接模块；将从所述光转接模块输出的激光传输给所述探头模块；将从所述探头模块输出的信号光通过所述光转接模块传输给所述成像模块；8.所述探头模块，用于基于接收到的所述激光对待测样本进行扫描，以获取所述待测样本反射的所述信号光，并将所述信号光向所述光转接模块传输；所述信号光携带有所述待测样本的三维结构信息；9.所述成像模块，用于根据所述信号光进行成像。10.可选的，所述探头模块包括光路组件和控制组件；11.所述控制组件用于控制所述光路组件对所述待测样本进行扫描，以获得所述信号光。12.可选的，所述光路组件包括准直透镜、反射镜、mems扫描镜、扫描透镜和第一微物镜；13.从所述光转接模块中出射的所述激光，通过所述有线传输介质传输给所述准直透镜进行光束准直，从所述准直透镜出射后经所述反射镜反射至所述mems扫描镜，从所述mems扫描镜出射后依次经过所述扫描透镜进行光束矫正和所述第一微物镜进行光束汇聚，投射到所述待测样本；14.所述待测样本反射的所述信号光依次经过所述第一微物镜、所述扫描透镜、所述mems扫描镜、所述反射镜和所述准直透镜后实现共聚焦收集，并通过所述有线传输介质传输回所述光转接模块。15.可选的，所述光路组件包括：驱动器件和第二微物镜；16.从所述光转接模块中出射的所述激光，通过所述有线传输介质传输给所述驱动器件，依次经过所述驱动器件和所述第二微物镜，投射到所述待测样本；17.所述待测样本反射的所述信号光依次经过所述第二微物镜和所述驱动器件后，通过所述有线传输介质传输回所述光转接模块。18.可选的，所述控制组件包括z向电控位移台；19.所述z向电控位移台，用于控制所述光路组件对所述待测样本进行z轴扫描，以获得所述信号光。20.可选的，所述成像模块包括相连接的光探测子模块和显示与交互子模块；21.所述光探测子模块，用于接收所述信号光，并对所述信号光进行光电转换和信号放大处理，以得到成像信息并发送给所述显示与交互模块；22.所述显示与交互子模块，用于根据接收到的所述成像信息进行成像。23.可选的，所述光探测子模块包括光电探测器和放大器。24.可选的，所述光转接模块包括：环形器或者2×2耦合器。25.可选的，所述有线传输介质包括光纤。26.可选的，所述光纤为单模光纤。27.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：28.本技术的方案中，利用光转接模块以及通过有线传输介质分别与光转接模块连接的光源模块、探头模块和成像模块组成了一种便携式共聚焦显微成像系统。其中，有线传输介质可以将光源模块输出的激光传输给光转接模块，将从光转接模块输出的激光传输给探头模块，探头模块基于接收到的激光对待测样本进行扫描，从而获取待测样本反射的信号光，并将信号光向光转接模块传输，其中，信号光携带有待测样本的三维结构信息。有线传输介质将从探头模块输出的信号光通过光转接模块传输给成像模块，以使成像模块根据信号光进行成像。如此，将光源部分、探头部分和成像部分集成封装为独立模块，集成度高，便携度更强，且将探头部分模块化，通过有线传输介质实现光转接模块分别与光源模块、探头模块以及成像模块之间的连接，构建了一种更加稳定的光路传输结构，相较于传统的光路组件方式，无需频繁矫正光路，可以有效提高系统稳定性，进一步提升成像质量。附图说明29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。30.图1是本技术一个实施例提供的一种便携式共聚焦显微成像系统的结构示意图。31.图2是本技术另一个实施例提供的一种便携式共聚焦显微成像系统的光路结构示意图。32.图3是本技术另一个实施例提供的一种便携式共聚焦显微成像系统的光路结构示意图。具体实施方式33.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。34.激光扫描共聚焦显微成像系统主要基于共聚焦原理，位于探测器前的焦平面共轭面处放置针孔，用于滤除离焦的非共聚焦信号，进而提高系统的轴向分辨率。反射式共聚焦显微成像系统可以通过探测不同强度的反射信号光进行扫描成像，信号光强弱取决于待测样本间的折射率差异，由此，利用反射式共聚焦显微成像系统可获得生物组织结构信息。35.然而，现有的共聚焦显微成像系统多采用分立空间元件组建光路，很容易受空间环境因素影响，使用时往往要频繁矫正光路，且成像系统抗干扰能力较弱，系统稳定性较差，导致成像质量降低。为此，本技术的实施例提供一种便携式共聚焦显微成像系统，如图1所示，该便携式共聚焦显微成像系统可以包括：光源模块s1、光转接模块s2、探头模块s3、有线传输介质s4和成像模块s5。36.其中，光转接模块s2通过有线传输介质s4分别与光源模块s1、探头模块s3和成像模块s5连接。有线传输介质s4，可以用于将光源模块s1输出的激光传输至光转接模块s2；将从光转接模块s2输出的激光传输给探头模块s3；将从探头模块s3输出的信号光通过光转接模块s2传输给成像模块s5。探头模块s3，可以用于基于接收到的激光对待测样本进行扫描，以获取待测样本反射的信号光，并将信号光向光转接模块传输；信号光携带有待测样本的三维结构信息。成像模块s5，可以用于根据信号光进行成像。37.实施时，有线传输介质s4的数量可以是三个，通过有线传输介质s4连接各个模块，构成了稳定的光路传输和成像结构，相较于传统的空间光路结构，稳定性更强，并且，无需设置载物台，可直接对待测样本进行成像，便携度更高。38.本实施例中，利用光转接模块以及通过有线传输介质分别与光转接模块连接的光源模块、探头模块和成像模块组成了一种便携式共聚焦显微成像系统。其中，有线传输介质可以将光源模块输出的激光传输给光转接模块，将从光转接模块输出的激光传输给探头模块，探头模块基于接收到的激光对待测样本进行扫描，从而获取待测样本反射的信号光，并将信号光向光转接模块传输，其中，信号光携带有待测样本的三维结构信息。有线传输介质将从探头模块输出的信号光通过光转接模块传输给成像模块，以使成像模块根据信号光进行成像。如此，将光源部分、探头部分和成像部分集成封装为独立模块，集成度高，便携度更强，且将探头部分模块化，通过有线传输介质实现光转接模块分别与光源模块、探头模块以及成像模块之间的连接，构建了一种更加稳定的光路传输结构，相较于传统的光路组件方式，无需频繁矫正光路，可以有效提高系统稳定性，进一步提升成像质量。39.实施时，光源模块可以是激光器，激光器可以输出可见光或者近红外波长激光。应用时，由于近红外波长(800-1100nm)相比可见光波长(400-700nm)，穿透深度更深，因此，为确保成像质量较佳，激光器可以选用激光二极管，激光二极管输出近红外激光，其波长可以根据实际需求进行设置，此处不作限定。40.一些实施例中，为确保激光的有效传输，有线传输介质可以包括光纤。光纤具有灵敏度高、抗干扰能力强、衰减小的优点，采用光纤连接成像系统的各个模块，可以有效减少环境因素对成像系统造成的干扰，同时，光纤传输结构无需频繁矫正光路，可以节省操作时间，提高成像效率。41.具体实施时，光纤可以采用单模光纤，单模光纤的纤芯可以发挥针孔作用，在激光传输过程中，可以进行空间滤波，阻碍探头模块传输的非聚焦面的信号光进入纤芯，继而提高成像系统的轴向成像分辨率。42.为了提升成像系统的便携度，光转接模块可以采用环形器。环形器作为核心器件，起到连接光源模块、探头模块和成像模块的作用，实现了便携式共聚焦显微成像系统的高度集成化。43.实施时，环形器的第一端口、第二端口和第三端口可以分别通过单模光纤与光源模块、探头模块和成像模块连接，构成稳定的光纤传输结构。44.实际应用中，光转接模块也可以是2×2耦合器，还可以是其他能够实现光路传输的结构。45.为了能够得到待测样本不同深度的结构信息，探头模块可以包括光路组件和控制组件。控制组件用于控制光路组件对待测样本进行扫描，以获得携带有待测样本三维结构信息的信号光。46.在一个具体的实施例中，如图2所示，光路组件可以包括准直透镜201、反射镜202、微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)扫描镜203、扫描透镜204和第一微物镜205。从光转接模块s2中出射的激光，通过有线传输介质s4传输给准直透镜201进行光束准直，从准直透镜201出射后经反射镜202反射至mems扫描镜203，从mems扫描镜203出射后依次经过扫描透镜204进行光束矫正和第一微物镜205进行光束汇聚，投射到待测样本；待测样本反射的信号光依次经过第一微物镜205、扫描透镜204、mems扫描镜203、反射镜202和准直透镜201后实现共聚焦收集，并通过有线传输介质s4传输回光转接模块s2。47.具体实施时，有线传输介质s4可以为单模光纤，光转接模块s2可以是环形器，光源模块s1输出的激光经过单模光纤进入环形器的第一端口，激光从第二端口射出，经过单模光纤至准直透镜201，将带有发散角的激光进行光束准直。激光从准直透镜201出射，经过反射镜202反射至mems扫描镜203，mems扫描镜203在驱动信号的驱动下以不同角度振动，将激光以不同角度射至扫描透镜204，扫描透镜204用于矫正激光在不同角度入射时产生的离轴像差，以保证第一微物镜205的成像质量最优，减少成像失真。经过扫描透镜204射出的激光进入第一微物镜205，第一微物镜205负责将光束汇聚，汇聚点处能量密度高，在待测样本为生物组织时，可以激发生物组织产生双光子荧光信号，即待测样本反射的信号光。如此，在驱动信号驱动下，mems扫描镜203实现对待测样本的横向二维扫描。与此同时，控制组件可以控制光路组件进行深度扫描，如此，在控制组件的控制下，通过上述光路组件就可以实现对待测样本的三维扫描，继而获取到携带有待测样本的三维结构信息的信号光。48.待测样本反射的信号光沿原路返回，反向首先经过第一微物镜205，由于荧光信号是空间360度发散，第一微物镜205可以收集部分角度的荧光信号，如此，经第一微物镜205收集得到的信号光，再依次经过扫描透镜204、mems扫描镜203、反射镜202和准直透镜201，在单模光纤端面处实现共聚焦收集。收集到的信号光从环形器的第二端口入射至环形器，并从环形器的第三端口出射，经单模光纤传输给成像模块s5，以使成像模块s5根据信号光进行成像，最终实现对待测样本的高分辨率成像。49.其中，第一微物镜的实现形式可以是梯度变折射率透镜、光学镜头组、或为两者与其他衍射器件的组合实现形式，此处不作限定。50.如此，提升了成像系统光路结构稳定性，确保了信号的有效传输。此外，基于上述结构的光路组件，可以将探头模块设计为手柄结构的探头，使本技术的实施例提供的便携式共聚焦显微成像系统成为一种高集成度、高可靠性的手持式共聚焦显微成像系统。51.在一个具体的实施例中，如图3所示，光路组件也可以是驱动器件301和第二微物镜302。从光转接模块s2中出射的激光，通过有线传输介质s4传输给驱动器件301，依次经过驱动器件301和第二微物镜302，投射到待测样本；待测样本反射的信号光依次经过第二微物镜302和驱动器件301后，通过有线传输介质s4传输回光转接模块s2。52.具体实施时，有线传输介质s4可以为单模光纤，光转接模块s2可以是环形器，光源模块s1输出的激光经过单模光纤进入环形器的第一端口，激光从第二端口射出，经过单模光纤至驱动器件301，驱动器件301在驱动信号的驱动下带动光纤进行扫描，出射的激光经过第二微物镜302进行光束汇聚，投射到待测样本上，实现了对待测样本的横向二维扫描。与此同时，控制组件可以控制光路组件进行深度扫描，如此，在控制组件的控制下，通过上述光路组件就可以实现对待测样本的三维扫描，继而获取到携带有待测样本的三维结构信息的信号光。53.同样的，待测样本反射的信号光沿原路返回，首先经过第二微物镜302，经第二微物镜302收集得到的信号光通过驱动器件301，在单模光纤端面处实现共聚焦收集，收集到的信号光从环形器的第二端口进入环形器，从环形器的第三端口出射，经单模光纤传输给成像模块s5。基于这种光路组件结构，可以将探头模块设计为内窥式探头，使本技术的实施例提供的便携式共聚焦显微成像系统成为一种高集成度内窥式共聚焦显微成像系统。54.其中，驱动器件的具体实现形式可为压电陶瓷驱动器，压电陶瓷驱动器基于逆压电效应实现驱动，通过外加不同类型驱动信号，驱动光纤实现栅格扫描、螺旋扫描及李萨如扫描等多种扫描形式，具体扫描方案不做具体限定。55.内窥式共聚焦显微成像系统可以通过获取可以生物组织的高分辨率结构信息，辅助临床医生进行癌变组织边缘术中定位。56.一些实施例中，控制组件可以是z向电控位移台；z向电控位移台，用于控制光路组件对待测样本进行z轴扫描，以获得信号光。57.具体实施时，以空间三维坐标系为例，x向、y向和z向分别可以是指xyz坐标系(空间三维坐标系)中x轴、y轴和z轴的延伸方向。探头模块的光路组件可以实现横向二维扫描，可以视为能够实现x向和y向的二维扫描，结合z向电控位移台，可以在进行x向和y向的二维扫描的同时，增加z向扫描，如此，可以实现对待测样本的三维扫描，确保获取到待测样本的三维结构信息。58.为了将待测样本的三维结构信息清晰地呈现给用户，一些实施例中，成像模块可以包括相连接的光探测子模块和显示与交互子模块；光探测子模块，用于接收信号光，并对信号光进行光电转换和信号放大处理，以得到成像信息并发送给显示与交互模块；显示与交互子模块，用于根据接收到的成像信息进行成像。59.实施时，光探测子模块作为探测待测样本反射的信号光并进行光电转换和信号放大处理的模块，可以包括光电探测器和放大器。光电探测器用于探测信号光并进行光电转换，以将得到的信号光转换为电信号；放大器用于对的电信号进行信号放大，以便于显示与交互子模块根据放大后的电信号成像。60.实际应用时，光电探测器及放大器可根据不同信号强度需求进行选择，光电探测器可为硅光电二机管或者光电倍增管等，放大器可以根据光电探测器的选型进行跨阻调节，以调节至合适的放大倍数。61.显示与交互子模块可以由触摸屏和按钮结构组成，触摸屏可以进行成像，也可以与按钮结构组合，进行被测样本信息输入、成像启动与停止、图像显示与查看、数据导入、成像参数配置等功能的实现，以便于用户操作。其中，按钮结构的设置位置可以根据需求进行设置，此处不作限定。例如，在探头模块为手柄结构时，可以将按钮结构设置在手柄处，以方便用户使用。62.具体的，触摸屏和按钮结构组成显示与交互子模块的具体实现方式可以参考现有相关技术，此处不再赘述。63.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本技术的保护范围之内。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!