一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法

1.本发明涉及生物医学研究领域，尤其涉及一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法。


背景技术：

2.由于通过对生物组织与细胞的微观世界进行观察，可以发现并解读生理和病理现象所涉及的生物学机制，如何开发能够识别生物样品状态的快速、高效且无创的诊断工具，一直是生物医学研究领域的重要内容；光学显微成像技术自发明问世以来，为观察活体样品的形态特征与功能特性提供了强有力的支撑。
3.目前，传统的光学显微成像手段依靠待测样品的某些光学特性的差异产生图像衬度，缺乏化学选择性与特异性，提供的生物信息十分有限，仅能对细胞形态和生长进行定性估计。为了获得更多与化学成分相关的细节，可以通过细胞组织病理学的方法来研究生物样品，对特定的细胞结构进行染色，但这样存在影响细胞活性和破坏组织结构的问题。
4.因此，提供一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法，来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法，可以通过一次成像实现多种模式的成像结果，在实现图像自动匹配准的同时，能够有效避免信号串扰；采用遥控聚焦方法，调节焦平面轴向位置引起的球差小，多焦平面同步激发，实现了不同焦深图像的同时探测。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，包括光源采集机构、扫描机构和成像机构，所述光源采集机构设置在所述扫描机构的一侧，所述成像机构与所述扫描机构通过信号线连接，所述光源采集机构包括激光光源、第一偏振分束器、第四偏振分束器、第一遥控聚焦组和第二遥控聚焦组，所述激光光源设置在第一偏振分束器的一侧，所述第一偏振分束器与所述第一遥控聚焦组之间设置有第一透镜对，所述第一偏振分束器与所述第二遥控聚焦组之间设置有第三透镜对，所述第二遥控聚焦组与所述第四偏振分束器之间设置有第四透镜对，所述第四偏振分束器与所述第一遥控聚焦组之间设置有第二透镜对，所述第四偏振分束器的另一侧设置有第三反射镜。
7.优选的，所述扫描机构包括电光调制器、第五偏振分束器、扫描振镜、第六反射镜和第三物镜，所述电光调制器的一侧设置有第四反射镜，所述第四反射镜与所述第三反射镜水平对称设置，所述电光调制器通过所述信号线连接到信号发生器上，所述电光调制器的另一侧设置有所述第五偏振分束器，所述第五偏振分束器远离所述电光调制器的一侧设置有光挡，所述第五偏振分束器的正下方设置有第五反射镜，所述第五反射镜与所述扫描振镜之间设置有第五透镜对，所述扫描振镜与所述第六反射镜之间设置有扫描透镜，所述第六反射镜的上方从下到上依次设置有管透镜、第一二向色镜和所述第三物镜，所述第三
物镜的顶部设置有电动三维平移台。
8.优选的，所述成像机构包括计算机处理模块、第一光电倍增管、第二光电倍增管，所述第一光电倍增管和所述第二光电倍增管均通过所述信号线与所述计算机处理模块连接，所述计算机处理模块通过所述信号线与所述信号发生器和所述扫描振镜连接，所述第一光电倍增管的下方依次设置有第一带通滤波片和第二二向色镜，所述第二二向色镜与所述第二光电倍增管之间设置有第二带通滤波片。
9.优选的，所述第一偏振分束器、所述第三透镜对、所述第二遥控聚焦组和所述第四透镜对与所述第一透镜对、第一遥控聚焦组、第二透镜对和第四偏振分束器中心对称设置。
10.优选的，所述第五反射镜与所述第六反射镜竖直方向对称设置，所述第六反射镜与所述第一二向色镜平行设置，所述第一二向色镜与所述第二二向色镜竖直方向对称设置。
11.优选的，所述第一遥控聚焦组包括第二偏振分束器、第一四分之一波片、第一物镜和第一反射镜，所述第二偏振分束器、所述第一四分之一波片、所述第一物镜和所述第一反射镜从左到右依次设置；所述第二遥控聚焦组包括第三偏振分束器、第二四分之一波片、第二物镜和第二反射镜，所述第二反射镜、所述第二物镜、所述第二四分之一波片和所述第三偏振分束器从左到右依次设置。
12.优选的，所述第一透镜对包括对称设置的第一透镜和第二透镜，所述第二透镜对包括对称设置的第三透镜和第四透镜，所述第三透镜对包括对称设置的第五透镜和第六透镜，所述第四透镜对包括对称设置的第七透镜和第八透镜，所述第五透镜对包括对称设置的第九透镜和第十透镜。
13.一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像方法，包括以下步骤：
14.s1：第一偏振分束器将激光光源发射的激光等分为偏振方向正交的两束光；
15.s2：第一光束和第二光束分别经第一遥控聚焦组和第二遥控聚焦组调控后，在第四偏振分束器合束为相互正交且具有不同焦深的光；
16.s3：经过第三反射镜、第四反射镜、电光调制器、第五偏振分束器和光挡；
17.s4：通过第五偏振分束器后的光经过第五反射镜、第五透镜、第六透镜、扫描振镜、扫描透镜、第六反射镜、管透镜、第一二向色镜、第三物镜传输至电动三维平移台上的检测样品；
18.s5：样品检测光经过第三物镜、第一二向色镜、第二二向色镜分成两束不同波长区间的光；一束经过第一滤波片、第一光电倍增管后传输至计算机处理模块；另一束经过第二滤波片、第二光电倍增管后传输至计算机处理模块；
19.s6：计算机处理模块产生显微镜的像素时钟作为信号发生器的外部触发信号，其周期为4μs，信号发生器在接收到像素时钟信号后产生周期为8μs，占空比为50％的方波信号作为电光调制器的触发信号，通过微调电信号的时延迟，将每个像素驻留时间内采集某一焦平面的样品信息，实现像素级焦平面切换。
20.因此，本发明采用上述一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法，具备一下有益效果；
21.(1)本发明采用多焦平面同步激发，消除了样品位移或浓度变化引起图像失配的可能。
22.(2)本发明采用遥控聚焦方法，调节焦平面轴向位置引起的球差可以忽略不计。
23.(3)本发明无需任何先验知识或高频锁相电路，就可以消除焦平面间的信号串扰。
24.(4)本发明的像素级焦平面切换实现了自动解复用，不需要复杂的解复用电路或算法，也无须对商用显微镜进行任何内部改造，因而具有广泛的应用场景。
25.(5)本发明能够实现多模多光子显微成像。
26.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
27.图1为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置的结构示意图；
28.图2为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置的反射式遥控聚焦部分的示意图；
29.图3为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置的第四偏振分束器出射光的示意图；
30.图4为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置的第五偏振分束器出射光的示意图；
31.图5为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置的发现像素时钟示意图；
32.图6为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置的信号发生器输出示意图；
33.图7为本发明一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置焦平面扫描示意图；
34.附图标记
35.1、激光光源；2、第一偏振分束器；3、第一透镜对；31、第一透镜；32、第二透镜；4、第一遥控聚焦组；41、第二偏振分束器；42、第一四分之一波片；43、第一物镜；44、第一反射镜；5、第二透镜对；51、第三透镜；52、第四透镜；6、第三透镜对；61、第五透镜；62、第六透镜；7、第二遥控聚焦组；71、第三偏振分束器；72、第二四分之一波片；73、第二物镜；74、第二反射镜；8、第四透镜对；81、第七透镜；82、第八透镜；9、第四偏振分束器；10、第三反射镜；11、第四反射镜；12、电光调制器；13、信号发生器；14、第五偏振分束器；15、光挡；16、第五反射镜；17、第五透镜对；171、第九透镜；172、第十透镜；18、扫描振镜；19、扫描透镜；20、第六反射镜；21、管透镜；22、第一二向色镜；23、第三物镜；24、电动三维平移台；25、第二二向色镜；26、第一带通滤波片；27、第一光电倍增管；28、第二带通滤波片；29、第二光电倍增管；30、计算机处理模块。
具体实施方式
36.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
37.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件
及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
38.在本实施案例中，本发明提供了一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，如图1-图7所示，包括光源采集机构、扫描机构和成像机构，光源采集机构设置在扫描机构的一侧，成像机构与扫描机构通过信号线连接，光源采集机构包括激光光源1、第一偏振分束器2、第四偏振分束器9、第一遥控聚焦组4和第二遥控聚焦组7，激光光源1设置在第一偏振分束器2的一侧，第一偏振分束器2与第一遥控聚焦组4之间设置有第一透镜对3，第一偏振分束器2与第二遥控聚焦组7之间设置有第三透镜对6，第二遥控聚焦组7与第四偏振分束器9之间设置有第四透镜对8，第四偏振分束器9与第一遥控聚焦组4之间设置有第二透镜对5，第四偏振分束器9的另一侧设置有第三反射镜10。
39.扫描机构包括电光调制器12、第五偏振分束器14、扫描振镜18、第六反射镜20和第三物镜23，电光调制器12的一侧设置有第四反射镜11，第四反射镜11与第三反射镜10水平对称设置，电光调制器12通过信号线连接到信号发生器13上，电光调制器12的另一侧设置有第五偏振分束器14，第五偏振分束器14远离电光调制器12的一侧设置有光挡15，第五偏振分束器14的正下方设置有第五反射镜16，第五反射镜16与扫描振镜18之间设置有第五透镜对17，扫描振镜18与第六反射镜20之间设置有扫描透镜19，第六反射镜20的上方从下到上依次设置有管透镜21、第一二向色镜22和第三物镜23，第三物镜23的顶部设置有电动三维平移台24。
40.电光调制器12对来自第四偏振分束器9的光进行周期性的偏转，实现了在同一偏振方向上交替存在两个焦平面的光信息。第一二向色镜22将来自电动三维平移台24的光信号反射至第二二向色镜25，实现对不同波段光信号的分离；其中，第一带通滤波片26和第二带通滤波片28分别保证了对应波段光信号不受杂光的干扰。
41.成像机构包括计算机处理模块30、第一光电倍增管27、第二光电倍增管29，第一光电倍增管27和第二光电倍增管29均通过信号线与计算机处理模块30连接，计算机处理模块30通过信号线与信号发生器13和扫描振镜18连接，第一光电倍增管27的下方依次设置有第一带通滤波片26和第二二向色镜25，第二二向色镜25与第二光电倍增管29之间设置有第二带通滤波片28。
42.计算机处理模块30接收分别来自第一光电倍增管27和第二光电倍增管29的信号，两个光电倍增管采集不同波段的光谱信息，使得扫描图像信息更加丰富。激光器光源为一台ti:sapphire锁模脉冲激光器，其中心波长调谐为870nm，重频约为80mhz，脉冲半高宽约为100fs，激光光源1发射的激光通过第一偏振分束器2后变为偏振方向相互垂直的两束光，第一遥控聚焦组4和第二遥控聚焦组7对相互正交的两束偏振光的焦斑进行调控，从而实现多焦平面的同时成像。
43.第一偏振分束器2、第三透镜对6、第二遥控聚焦组7和第四透镜对8与第一透镜对3、第一遥控聚焦组4、第二透镜对5和第四偏振分束器9中心对称设置。第二透镜对5和第五透镜对17组成了两个4f光学系统，将第一物镜43的光瞳成像到扫描振镜18的中平面；第四透镜对8和第五透镜对17组成了两个4f光学系统，将第二物镜73的光瞳成像到扫描振镜18
的中平面；管透镜21将光束准直输出，扫描透镜19和管透镜21同样组成了一个4f系统，将扫描振镜18的中平面成像至第三物镜23的光瞳处。扫描振镜18接收来自第五偏振分束器14分离出的偏振光，并传输至第三物镜23。
44.扫描振镜18是安装在检流计上的反射镜，伺服驱动器能够向检流计输入电信号以控制扫描振镜18的旋转方向，从而改变光束的传播方向，以实现焦斑在焦平面上的扫描；扫描振镜18通过两个镜片的同步，实现对焦平面的逐行扫描。其中快轴镜片和慢轴镜片协同工作，快轴镜片的输入电信号为锯齿波，进行行扫描；每当一行扫描完成后，输出返回和转向指令以进行下一行扫描。依次协同运作完成预设扫描行数时，即完成一帧图像采集。
45.第五反射镜16与第六反射镜20竖直方向对称设置，第六反射镜20与第一二向色镜22平行设置，第一二向色镜22与第二二向色镜25竖直方向对称设置。
46.第一遥控聚焦组4包括第二偏振分束器41、第一四分之一波片42、第一物镜43和第一反射镜44，第二偏振分束器41、第一四分之一波片42、第一物镜43和第一反射镜44从左到右依次设置；第二遥控聚焦组7包括第三偏振分束器71、第二四分之一波片72、第二物镜73和第二反射镜74，第二反射镜74、第二物镜73、第二四分之一波片72和第三偏振分束器71从左到右依次设置。
47.通过控制第一物镜43与第一反射镜44的距离，可以改变光束的汇聚发散程度；由于光两次通过第一四分之一波片42，使得光的偏振方向发生改变，从而使光可以透过第二偏振分束器41继续传播；通过控制第二物镜73与第二反射镜74的距离，可以改变光束的汇聚发散程度；并由于光两次通过第二四分之一波片72，使得光的偏振方向发生改变，从而反射光可以被第三偏振分束器71反射。
48.第一透镜对3包括对称设置的第一透镜31和第二透镜32，第二透镜对5包括对称设置的第三透镜51和第四透镜52，第三透镜对6包括对称设置的第五透镜61和第六透镜62，第四透镜对8包括对称设置的第七透镜81和第八透镜82，第五透镜对17包括对称设置的第九透镜171和第十透镜172。第一透镜对3和第三透镜对6对光束直径进行了扩展，以适应第一物镜43和第二物镜73的光瞳孔径，第四偏振分束器9将第一光束和第二光束合束。
49.第五偏振分束器14反射出垂直极化偏振光，经过一系列元件的配合实现不同焦深的光信号交替存在；在成像时，计算机处理模块30将两个带有显微信息的信号光分离出来，实现了不同焦深的同时成像。系统将两束不同焦深的光时分复用后，将复合光束作用于样品，并在信号采集端通过解复用的方式将两束光信号完全分离，就可以通过一次成像实验同步获取两种成像结果。
50.一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像方法，包括以下步骤：
51.s1：第一偏振分束器将激光光源发射的激光等分为偏振方向正交的两束光；
52.s2：第一光束和第二光束分别经第一遥控聚焦组和第二遥控聚焦组调控后，在第四偏振分束器合束为相互正交且具有不同焦深的光；
53.s3：经过第三反射镜、第四反射镜、电光调制器、第五偏振分束器和光挡；
54.s4：通过第五偏振分束器后的光经过第五反射镜、第五透镜、第六透镜、扫描振镜、扫描透镜、第六反射镜、管透镜、第一二向色镜、第三物镜传输至电动三维平移台上的检测样品；
55.s5：样品检测光经过第三物镜、第一二向色镜、第二二向色镜分成两束不同波长区
间的光；一束经过第一滤波片、第一光电倍增管后传输至计算机处理模块；另一束经过第二滤波片、第二光电倍增管后传输至计算机处理模块；
56.s6：计算机处理模块产生显微镜的像素时钟作为信号发生器的外部触发信号，其周期为4μs，信号发生器在接收到像素时钟信号后产生周期为8μs，占空比为50％的方波信号作为电光调制器的触发信号，通过微调电信号的时延迟，将每个像素驻留时间内采集某一焦平面的样品信息，实现像素级焦平面切换。
57.具体实施步骤：
58.(1)第一偏振分束器2将ti:sapphire锁模脉冲激光器的激光光源1分为水平极化和垂直极化两束光。在垂直极化的光束行进方向放置了第一透镜31和第二透镜32对光束进行扩束，然后经过第二偏振分束器41、第一四分之一波片42、第一物镜43和第一反射镜44；在水平极化的光束行进方向放置了第五透镜61和第六透镜62对光束进行扩束，然后经过第三偏振分束器71、第二四分之一波片72、第二物镜73和第二反射镜74；第一反射镜44和第二反射镜74沿光轴的位置可调。第四偏振分束器9将水平极化和垂直极化的光束合束。
59.(2)当电光调制器12的电压为0时，水平极化光和垂直极化光方向保持不变；当电光调制器12的电压为λ/2时，水平极化光和垂直极化光方向互换。当电光调制器12输入电压在0和λ/2v之间切换时，光束的偏振方向始终相互垂直。电光调制器12的调制信号来自信号发生器13，施加在电光调制器12的电压在0和λ/2v之间高频切换(方波的频率为250khz，占空比为50％)。此时，相互垂直的两束偏振光在彼此之间高频切换。第五偏振分束器14位于电光调制器12之后，用来去除激光中的水平偏振的分量。
60.(3)激光扫描显微镜为ix71研究级倒置显微镜，第二透镜对5和第五透镜对17组成了两个4f光学系统，将第一物镜43的光瞳成像到扫描振镜18的中平面；第四透镜对8和第五透镜对17组成了两个4f光学系统，将第二物镜73的光瞳成像到扫描振镜18的中平面；管透镜21将光束准直输出，扫描透镜19和管透镜21同样组成了一个4f系统，将扫描振镜18的中平面成像至第三物镜23的光瞳处。第三物镜23将激光聚焦到样品上，样品放置于电动三维平移台24。
61.(4)从样品产生的后向多光子信号由第一二向色镜22收集，第二二向色镜25与第一带通滤波片26和第二带通滤波片28的组合能够分离不同波长的信号。信号由各自对应的第一光电倍增管27和第二光电倍增管29放大。成像软件在采集信号的同时，驱动扫描振镜18，并从不同的采集通道还原图像，去除噪声，最后呈现在电脑屏幕上。
62.(5)计算机处理模块30发出如图5所示像素时钟作为信号发生器13的外部触发信号，其周期为2μs。使得信号发生器13产生如图6所示的方波信号，周期为4μs，占空比为50％。电光调制器12的调制信号来自信号发生器13，通过微调调制电信号的时延，将能够确保每个像素驻留时间内只采集单一焦平面激光光束激发的光信号。
63.成像实现了单帧具有两个不同焦深的成像，在同一帧上的成像光束分布如图7所示，相邻两列像素分别由第一束光和第二束光激发的荧光信号构成，分别代表不同的焦深，将亮色和暗色条纹分别提取出来，就可以获得对应焦深的样品图像。在次基础上，调整第一帧成像中第一光束对准-5μm，第二光束对准0μm；第二帧第一光束对准-4μm，第二光束对准1μm；第三帧第一光束对准-3μm，第二光束对准2μm；第四帧第一光束对准-2μm，第二光束对准3μm；第五帧第一光束对准-1μm，第二光束对准4μm。第六帧第一光束再次对准-5μm，第二光
束再次对准0μm，如此循环往复，从而实现对-5μm到4μm成像深度的三维多光子显微成像。
64.因此，本发明采用上述一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法，可以通过一次成像实现多种模式的成像结果，在实现图像自动匹配准的同时，能够有效避免信号串扰；采用遥控聚焦方法，调节焦平面轴向位置引起的球差小，多焦平面同步激发，实现了不同焦深图像的同时探测。
65.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：包括光源采集机构、扫描机构和成像机构，所述光源采集机构设置在所述扫描机构的一侧，所述成像机构与所述扫描机构通过信号线连接，所述光源采集机构包括激光光源、第一偏振分束器、第四偏振分束器、第一遥控聚焦组和第二遥控聚焦组，所述激光光源设置在第一偏振分束器的一侧，所述第一偏振分束器与所述第一遥控聚焦组之间设置有第一透镜对，所述第一偏振分束器与所述第二遥控聚焦组之间设置有第三透镜对，所述第二遥控聚焦组与所述第四偏振分束器之间设置有第四透镜对，所述第四偏振分束器与所述第一遥控聚焦组之间设置有第二透镜对，所述第四偏振分束器的另一侧设置有第三反射镜。2.根据权利要求1所述的一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：所述扫描机构包括电光调制器、第五偏振分束器、扫描振镜、第六反射镜和第三物镜，所述电光调制器的一侧设置有第四反射镜，所述第四反射镜与所述第三反射镜水平对称设置，所述电光调制器通过所述信号线连接到信号发生器上，所述电光调制器的另一侧设置有所述第五偏振分束器，所述第五偏振分束器远离所述电光调制器的一侧设置有光挡，所述第五偏振分束器的正下方设置有第五反射镜，所述第五反射镜与所述扫描振镜之间设置有第五透镜对，所述扫描振镜与所述第六反射镜之间设置有扫描透镜，所述第六反射镜的上方从下到上依次设置有管透镜、第一二向色镜和所述第三物镜，所述第三物镜的顶部设置有电动三维平移台。3.根据权利要求2所述的一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：所述成像机构包括计算机处理模块、第一光电倍增管、第二光电倍增管，所述第一光电倍增管和所述第二光电倍增管均通过所述信号线与所述计算机处理模块连接，所述计算机处理模块通过所述信号线与所述信号发生器和所述扫描振镜连接，所述第一光电倍增管的下方依次设置有第一带通滤波片和第二二向色镜，所述第二二向色镜与所述第二光电倍增管之间设置有第二带通滤波片。4.根据权利要求1所述的一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：所述第一偏振分束器、所述第三透镜对、所述第二遥控聚焦组和所述第四透镜对与所述第一透镜对、第一遥控聚焦组、第二透镜对和第四偏振分束器中心对称设置。5.根据权利要求3所述的一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：所述第五反射镜与所述第六反射镜竖直方向对称设置，所述第六反射镜与所述第一二向色镜平行设置，所述第一二向色镜与所述第二二向色镜竖直方向对称设置。6.根据权利要求1所述的一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：所述第一遥控聚焦组包括第二偏振分束器、第一四分之一波片、第一物镜和第一反射镜，所述第二偏振分束器、所述第一四分之一波片、所述第一物镜和所述第一反射镜从左到右依次设置；所述第二遥控聚焦组包括第三偏振分束器、第二四分之一波片、第二物镜和第二反射镜，所述第二反射镜、所述第二物镜、所述第二四分之一波片和所述第三偏振分束器从左到右依次设置。7.根据权利要求2所述的一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置，其特征在于：所述第一透镜对包括对称设置的第一透镜和第二透镜，所述第二透镜对包括对称设置的第三透镜和第四透镜，所述第三透镜对包括对称设置的第五透镜和第六透镜，所述第四透镜对包括对称设置的第七透镜和第八透镜，所述第五透镜对包括对称设置的第九透镜和
第十透镜。8.一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：第一偏振分束器将激光光源发射的激光等分为偏振方向正交的两束光；s2：第一光束和第二光束分别经第一遥控聚焦组和第二遥控聚焦组调控后，在第四偏振分束器合束为相互正交且具有不同焦深的光；s3：经过第三反射镜、第四反射镜、电光调制器、第五偏振分束器和光挡；s4：通过第五偏振分束器后的光经过第五反射镜、第五透镜、第六透镜、扫描振镜、扫描透镜、第六反射镜、管透镜、第一二向色镜、第三物镜传输至电动三维平移台上的检测样品；s5：样品检测光经过第三物镜、第一二向色镜、第二二向色镜分成两束不同波长区间的光；一束经过第一滤波片、第一光电倍增管后传输至计算机处理模块；另一束经过第二滤波片、第二光电倍增管后传输至计算机处理模块；s6：计算机处理模块产生显微镜的像素时钟作为信号发生器的外部触发信号，其周期为4μs，信号发生器在接收到像素时钟信号后产生周期为8μs，占空比为50％的方波信号作为电光调制器的触发信号，通过微调电信号的时延迟，将每个像素驻留时间内采集某一焦平面的样品信息，实现像素级焦平面切换。

技术总结
本发明公开了一种时分复用同步多焦平面多光子显微成像装置及方法，涉及生物医学研究领域，包括激光光源、第一偏振分束器、第一透镜对、第一遥控聚焦组、第二透镜对、第三透镜对、第二遥控聚焦组、第四透镜对、第四偏振分束器、第三反射镜、第四反射镜、电光调制器、信号发生器、第五偏振分束器、光挡、第五反射镜、第五透镜对、扫描振镜、扫描透镜、第六反射镜、管透镜、第一二向色镜、第三物镜、电动三维平移台、第二二向色镜、第一带通滤波片、第一光电倍增管、第二带通滤波片、第二光电倍增管以及计算机处理模块；本发明采用遥控聚焦方法，调节焦平面轴向位置引起的球差小，多焦平面同步激发，实现了不同焦深图像的同时探测。了不同焦深图像的同时探测。了不同焦深图像的同时探测。


技术研发人员：秦一凡 刘佳鑫 张羽 牟金华 金威 张旻阳 张亚勋 刘志海 苑立波
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/12