CN210142077U - 一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜，包括激光光源***、扩束准直***、空间光调制***、第一4f***、扫描振镜、反射镜组、左4f***、右4f***、左激发物镜、右激发物镜、检测物镜、筒镜、探测器、置于样品室内的3D平移台及控制单元，控制单元分别与激光光源***、空间光调制***、扫描振镜、探测器和3D平移台控制连接，控制单元向空间光调制***传递不同相位图，改变激发光束焦线尺寸及位置，在探测器视场内平铺光片；改变扫描振镜角度位置，对样品左右两侧分别3D图像采集，拼接方法完成3D成像，本实用新型克服了空间分辨率、光学层析能力和视场之间矛盾，提高了空间分辨率和光学层析能力，优化实时成像性能。

Description

一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜

技术领域

本实用新型涉及光学显微技术领域，尤其涉及一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜。

背景技术

选择性平面照明显微镜（SPIM）是通过将照明平面光片限制在检测焦平面的附近进行3D成像。SPIM显微镜需要薄且厚度均匀且平面尺寸大的光片以最大化SPIM显微镜的3D成像能力。SPIM显微镜使用不同类型的平面照明光片获得不同的3D空间分辨率，光学层析能力和视场。然而光的衍射，在物理上是无法产生同时具有薄的、厚度均匀、对激发光有良好约束能力以及大尺寸的理想光片。随着视场增加至几十微米或更大，为满足对多细胞样品的成像需求，平衡上述特性变得非常困难。由于平面照明光片的厚度会随着其尺寸的增大而增大，同时，对照明光的约束能力也会随之降低，空间分辨率和光学层析能力也会随着视场的增大而降低，因此，空间分辨率、光学层析能力和视场大小之间的折衷成为限制常规SPIM显微镜三维成像能力的根本问题。此外，SPIM显微镜重新校准以及针对不同生物样品进行优化，通常需要使用不同的平面照明光片，该方法不仅非常不方便，而且还阻碍SPIM显微镜实时针对成像对象进行优化以达到最佳成像性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜，通过空间光调制器加载不同的相位图对入射到其上的激发光束进行调制并反射输出在探测器视场内平铺光片，平铺光片的方式克服了SPIM显微镜的空间分辨率、光学层析能力和视场大小之间的矛盾，同时能优化实时成像性能；通过改变扫描振镜的角度位置实现对样品左右两侧分别激发照射，逐层成像采集，获得左右两组3D图像，拼接成完整的3D成像，左右拼接成像方式，缩短了样品光路，提高了空间分辨率，同时该显微镜具有光片位置自动校准功能，进一步提高成像性能。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜，

包括激发光源***、扩束准直***、空间光调制***、第一4f***、扫描振镜、反射镜组、左4f***、左激发物镜、右4f***、右激发物镜、检测物镜、筒镜、探测器、置于样品室内的3D平移台及控制单元，所述激发光源***产生激发光束入射到所述扩束准直***内，经所述扩束准直***扩束后，再入射到所述空间光调制***中进行相位调制，随后经所述第一4f***入射至所述扫描振镜上产生激发光片，所述激发光片的传输路径被所述扫描振镜分为两路，其中一路依次经过反射镜组的左反射镜、左4f***和左激发物镜照射到所述3D平移台上样品左侧，产生荧光，另一路依次经过反射镜组的右反射镜、右4f***和右激发物镜照射到所述3D平移台上的样品右侧产生荧光，所述3D平移台上的样品产生的荧光由所述检测物镜收集后，经所述筒镜聚焦成像至所述探测器；其中，所述左4f***和右4f***基于所述反射镜组中轴线对称，所述左激发物镜和右激发物镜的光轴在一条直线上，所述检测物镜的光轴垂直于所述左激发物镜和右激发物镜的光轴，所述控制单元分别与所述激发光源***、空间光调制***、扫描振镜、探测器和3D平移台控制连接。

其中，空间光调制***射出的激发光束的宽度决定探测器视场内激发光片的厚度和长度，控制单元向空间光调制***传递不同的相位图信息将激发光束作相应的相位调制，改变形成激发光束焦线的几何尺寸和位置，实现探测器视场内平铺光片，该平铺光片的方式克服了SPIM显微镜的空间分辨率、光学层析能力和视场大小之间的矛盾，同时，优化实时成像性能。激发光束经过扫描振镜后，其传输光路被分为左、右两路，其中，一路为激发光束经扫描振镜后依次经过反射镜组的左反射镜、左4f***、左激发物镜、检测物镜、筒镜和探测器；另一路为激发光束依次经过反射镜组的右反射镜、右4f***和右激发物镜、检测物镜、筒镜和探测器，上述光传输路径，实现对样品左右两侧分别进行3D图像采集，通过获得左右两组3D图像拼接，完成样品3D成像，该方法缩短了样品光路，减少了样品对成像质量的感染，提高了空间分辨率。

进一步地，所述激光光源***包括多个激光器和二向色光束组合滤镜器，所述多个激光器产生的激光束汇聚至所述二向色光束组合滤镜器，组合形成单个共线激发光束。

进一步地，还包括第一半波片，所述第一半波片位于所述扩束准直***与空间光调制***之间，所述激发光束经所述扩束准直***扩束后入射到第一半波片上，经过所述第一半波片偏振方向旋转角度，再入射到所述空间光调制***中。第一半波片用来保证入射到空间光调制***内的激发光束线偏振。

进一步地，所述空间光调制***包括空间光调制器、第二半波片和偏振光束分束器，所述激发光束依次经过所述偏振光束分束器和第二半波片照射至所述空间光调制器，所述空间光调制器衍射出的激发光束依次经过所述第二半波片和偏振光束分束器透射到所述第一4f***中。该空间光调制***仅采用一个空间光调制器，光路结构简化，降低了光致噪声影响。

进一步地，所述第一4f***包括第一透镜、第二透镜和光学狭缝，所述第一透镜后焦点和第二透镜前焦点重合，所述光学狭缝位于第一透镜和第二透镜重合的焦点上。光学狭缝用于阻挡经过相位调制后的激光光束中不需要的衍射级，实现自动校正光学误差。

进一步地，所述左4f***包括第一左透镜、第一左反射镜、第二左透镜和第二左反射镜，所述反射镜组位于所述第一左透镜前焦面，所述第一左反射镜位于所述第一左透镜的后焦面与所述第二左透镜前焦面的重合点，所述第二左反射镜位于第二左透镜后焦面与所述左激发物镜入瞳的重合点；所述右4f***包括第一右透镜、第一右反射镜、第二右透镜和第二右反射镜，所述反射镜组位于所述第一右透镜前焦面，所述第一右反射镜位于所述第一右透镜的后焦面与所述第二右透镜前焦面的重合点，所述第二右反射镜位于第二右透镜后焦面与所述右激发物镜入瞳的重合点。左、右两个4f***将激发光束扩展成平行光，即改变激发光束光路，从而使得激发光束通过左4f***照射至左激发物镜，或激发光束通过右4f***照射至右激发物镜。

进一步地，所述空间光调制器的调制平面位于所述第一透镜的前焦点，所述扫描振镜位于所述第二透镜的后焦点，所述空间光调制器通过第一4f***与所述扫描振镜共轭，所述扫描振镜通过所述左4f***共轭至所述左激发物镜的入瞳，所述扫描振镜通过所述右4f***共轭至所述右激发物镜的入瞳。共轭光学***保证了空间光调制器相位调制精准性，从而准确控制平铺光片的位置，进一步保证实现更高的轴向分辨率及更好的光学层析能力。

进一步地，所述扫描振镜围绕所述反射镜组的中心轴线偏转，所述扫描振镜的偏转角度为θ。通过改变扫描振镜与反射镜组的中心轴线的偏转角度，改变激发光束的入射方向，当扫描振镜围绕反射镜组的中轴线向左偏转θ角时，扫描振镜扫描后的激发光束依次经过反射镜组的左反射镜、左4f***、左激发物镜、检测物镜、筒镜和探测器，实现样品左侧3D图像采集；当扫描振镜围绕反射镜组的中轴线向右偏转θ角时，激发光束依次经过反射镜组的右反射镜、右4f***和右激发物镜、检测物镜、筒镜和探测器，实现样品右侧3D图像采集。

进一步地，所述3D平移台沿X、Y或Z轴驱动所述样品，实现3D成像。3D平移台沿X或Y方向运动，使得样品按预期顺序进入所述探测器视场内，所述3D平移台沿Z方向运动，使得视场内的样品进行3D图像采集。

进一步地，所述控制单元还控制所述空间光调制器自动校准所述激发光束经所述扫描振镜后产生的激发光片的位置。保证了空间光调制器衍射图案的中心位于光轴上，保证激发光束的+1和-1级衍射光斑通过光学狭缝，进而确保光片平铺位置的精准性。

本实用新型提供了一种新型平铺光片的SPIM显微镜，其有益效果如下：

1.控制单元向空间光调制***传递不同的相位图对激发光束进行调制，改变形成激发光束焦线的几何尺寸和位置，进而在探测器视场内实现平铺光片，同时平铺光片可实时调节，因此平铺光片的方式克服了SPIM显微镜的空间分辨率、光学层析能力和视场大小之间的矛盾，提高轴向分辨率和光学层析能力，同时优化实时成像性能。

2.激发光束的传输路径被扫描振镜分为两路，当扫描振镜围绕反射镜组中轴线向左偏转θ角时，激发光束经扫描振镜后依次经过反射镜组的左反射镜、左4f***、左激发物镜、检测物镜、筒镜和探测器，对样品左侧进行3D图像采集；当扫描振镜围绕反射镜组中轴线向右偏转θ角时，激发光束经扫描振镜扫描后接着依次经过反射镜组的右反射镜、右4f***和右激发物镜、检测物镜、筒镜和探测器，对样品右侧进行3D图像采集，扫描振镜与反射镜组中轴线的偏移角度决定了激发光束的入射方向，即决定了激发光束的传输路径，通过上述传输路径，获得样品左右两组3D图像，通过拼接方式，实现完整样品的3D成像，该方法缩短了样品光路，减少了样品对成像质量的感染，提高了空间分辨率。

3.空间光调制器、第一4f***、扫描振镜、左4f***、左激发物镜形成共轭光学***；空间光调制器、第一4f***、扫描振镜、右4f***、右激发物镜形成共轭光学***，该共轭光学***保证了空间光调制器相位调制的精准性，从而准确控制平铺光片的位置，进一步保证了更高的轴向分辨率及光学层析性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型实施例提供的一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的平铺光片与传统光片的对比图；

图3为本实用新型实施例提供的扫描振镜围绕反射镜组的中轴线偏转角度的示意图；

图4为本实用新型实施例中样品鼠脑成像的示意图；

附图标记：1-激发光源***；101-第一激光器；102-第二激光器；103-二向色光束组合滤镜器；104-第一反射镜；2-扩束准直***；201-第三透镜；202-第四透镜；3-第一半波片；4-空间光调制器***；401-空间光调制器；402-第二半波片；403-偏振光束分束器；5-第一4f***；501-第一透镜；502-第二透镜；503-光学狭缝；6-扫描振镜；7-反射镜组；701-左反射镜；702-右反射镜；8-左4f***；801-第一左透镜；802-第一左反射镜；803-第二左透镜；804-第二左反射镜；9-左激发物镜；10-右4f***；1001-第一右透镜；1002-第一右反射镜；1003-第二右透镜；1004-第二右反射镜；11-右激发物镜；12-检测物镜；13-筒镜；14-探测器；15-3D平移台；16-控制单元；17-第二反射镜；a-平铺光片；b-传统光片。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供的一种平铺光片选择性平面照明显微镜，实现了在探测器焦平面内沿光片长度方向快速平铺小而薄的激发光片以扩大视场且不影响空间分辨率和光学层析能力，同时平铺光片方法能实时调节，使得本实用新型中的SPIM显微镜实现灵活调节成像的空间分辨率；扫描振镜的角度位置决定了激发光束的入射方向，即决定了激发光束的传输路径，实现对样品左右两侧分别进行3D图像采集，获得左右两组3D图像，最终拼接，完成整个样品3D成像，缩短了样品的光路，减少了样品对成像质量的感染，提高了空间分辨率。与传统的SPIM显微镜相比，本实用新型的SPIM显微镜具有更高的空间分辨率，更好的光学层析能力或者两者兼顾，提高了SPIM显微镜在解决复杂结构方面的3D成像能力，并实现自动校准，优化了实时成像性能，更适用于成像不同尺寸的多细胞样本。

如图1所示，本实用新型实施例一提供的一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜，包括激发光源***1、扩束准直***2、空间光调制***4、第一4f***5、扫描振镜6、反射镜组7、左4f***8、左激发物镜9、

右4f***10、右激发物镜11、检测物镜12、筒镜13、探测器14、置于样品室内的3D平移台15及控制单元16，所述激发光源***1产生激发光束入射到所述扩束准直***2内，经所述扩束准直***2扩束后，再入射到所述空间光调制***4中进行相位调制，随后经所述第一4f***5入射至所述扫描振镜6上，产生激发光片；所述激发光片的传输路径被所述扫描振镜6分为两路，其中一路依次经过反射镜组7的左反射镜701、左4f***8和左激发物镜9照射到所述3D平移台15上样品左侧产生荧光；另一路依次经过反射镜组7的右反射镜702、右4f***10和右激发物镜11照射到所述3D平移台15上的样品右侧产生荧光，所述3D平移台15上的样品产生的荧光由所述检测物镜12收集后，经所述筒镜13聚焦成像至所述探测器14；其中，所述左4f***8和右4f***10基于所述反射镜组7中轴线对称，所述左激发物镜9和右激发物镜11的光轴在一条直线上，所述检测物镜11的光轴垂直于所述左激发物镜9和右激发物镜11的光轴，所述控制单元16分别与所述激发光源***1、空间光调制***4、扫描振镜6、探测器14和3D平移台15控制连接。

进一步地，所述激光光源***1包括多个激光器和二向色光束组合滤镜器103，所述多个激光器产生的激光束汇聚至所述二向色光束组合滤镜器103，组合形成单个共线激发光束。

进一步地，还包括第一半波片3，所述第一半波片3位于所述扩束准直***2与空间光调制***4之间，所述激发光束经所述扩束准直***2扩束后入射到第一半波片3上，经过所述第一半波片3偏振方向旋转角度，再入射到所述空间光调制***4中。

进一步地，所述空间光调制***4包括空间光调制器401、第二半波片402和偏振光束分束器403，所述激发光束依次经过所述偏振光束分束器403和第二半波片402照射至所述空间光调制器401，所述空间光调制器401衍射出的激发光束依次经过所述第二半波片402和偏振光束分束器403透射到所述第一4f***5中。

进一步地，所述第一4f***5包括第一透镜501、第二透镜502和光学狭缝503，所述第一透镜501后焦点和第二透镜502前焦点重合，所述光学狭缝503位于第一透镜501和第二透镜502重合的焦点上。

进一步地，所述左4f***8包括第一左透镜801、第一左反射镜802、第二左透镜803和第二左反射镜804，所述反射镜组7位于所述第一左透镜801前焦面，所述第一左反射镜802位于所述第一左透镜801的后焦面与所述第二左透镜803前焦面的重合点，所述第二左反射镜804位于第二左透镜803后焦面与所述左激发物镜9入瞳的重合点；所述右4f***10包括第一右透镜1001、第一右反射镜1002、第二右透镜1003和第二右反射镜1004，所述反射镜组7位于所述第一右透镜1001前焦面，所述第一右反射镜1002位于所述第一右透镜1001的后焦面与所述第二右透镜1003前焦面的重合点，所述第二右反射镜1004位于第二右透镜1003后焦面与所述右激发物镜11入瞳的重合点。

进一步地，所述空间光调制器401的调制平面位于所述第一透镜501的前焦点，所述扫描振镜6位于所述第二透镜502的后焦点，所述空间光调制器401通过第一4f***5与所述扫描振镜6共轭，所述扫描振镜6通过所述左4f***8共轭至所述左激发物镜9的入瞳，所述扫描振镜7通过所述右4f***10共轭至所述右激发物镜11的入瞳。

进一步地，所述扫描振镜6围绕所述反射镜组7的中轴线偏转，所述扫描振镜6的偏转角度为θ。

进一步地，所述3D平移台15沿X、Y或Z轴驱动所述样品，实现3D成像。

进一步地，所述控制单元16还控制所述空间光调制器401自动校准所述激发光束经所述扫描振镜后产生的激发光片的位置。

下面将基于上述的本实用新型新型平铺光片选择性平面照明显微镜的介绍，光路的传输路径及成像过程，如下：

控制单元16可为计算机，也可为控制模块，控制单元16的控制技术采用常规手段，本领域的技术人员均可获得。参阅图1，控制单元16为计算机，计算机控制激光光源***1、空间光调制***4、扫描振镜6、探测器14和3D平移台15的工作。

一实施例中，激发光源***1包括第一激光器101、第二激光器102和二向色光束组合滤镜器103，利用第一反射镜104将第一激光器101产生的激光反射至二向色光束组合滤镜器103与第二激光器产生的激光合束，结合成单个共线激发光束，该激发光束经第二反射镜17反射至扩束准直***2，该扩束准直***2包括两个透镜，分别为第三透镜201和第四透镜202，激发光束依次经过第三透镜201和第四透镜202，扩束至预置尺寸，扩束后的激发光束经第一半波片3偏振方向旋转角度，再入射到所述空间光调制***4中。

空间光调制***包括空间光调制器401、第二半波片402和偏振光束分束器403，经第一半波片偏振的激发光束依次经过偏振光束分束器403和第二半波片402照射至空间光调制器401，计算机向空间光调制器传递不同的相位图信息，对射入的激发光束进行相位调制，相位调制后的激发光束依次经过第二半波片402和偏振光束分束器403射出空间光调制***4射入第一4f***5，经过第一4f***5的激发光束射入扫描振镜6上，扫描振镜6扫描该激发光束，产生激发光片。通过空间光调制器401加载相位图信息，改变激发光束的几何尺寸和位置，从而实现激发光片在探测器14视场内沿光片长度方向平铺光片，图2为平铺光片与传统光片的对比图。

第一4f***5包括第一透镜501、第二透镜502和光学狭缝503，经相位调制后的激发光束依次经过第一透镜501、光学狭缝503和第二透镜502，光学狭缝503用以阻挡由空间光调制器403调制后的激发光束不需要的衍射级，并能自动校正光学误差。

其中，所述空间光调制器401、第二半波片402、偏振光束分束器403，第一透镜501、光学狭缝503、第二透镜502和扫描振镜6在一条光轴上。

如图1和图3所示，计算机还控制扫描振镜6与反射镜组7的中轴线的偏转角度，改变激发光束的入射方向，当扫描振镜6围绕反射镜组7的中轴线向右偏转θ角时，经空间光调制器401进行相应的相位调制后的激发光束被扫描振镜6扫描并反射至反射镜组7的右反射镜702，依次经过右4f***10和右激发物镜11照射至3D平移台15上样品右侧某一区域，产生的荧光由检测物镜12收集，经筒镜13聚焦成像至探测器14，同时通过控制单元16控制3D平移台15沿Z方向运动，实现对样品右侧某一区域3D图像采集，完成该区域图像采集后，控制单元16控制3D平移台15沿X或Y方向运动，使得样品右侧按预期样品移动顺序依次进入探测器14视场内，重复上述3D图像采集步骤，使得每个视场内样品实现3D图像采集；

当样品右侧完成3D图像采集后，控制单元16控制扫描振镜6围绕反射镜组7的中轴线向左偏转θ角，经空间光调制器401加载相应的相位图调制激发光束，调制后的激发光束被扫描振镜6扫描并反射至反射镜组7的左反射镜701、接着依次经过左4f***8和左激发物镜9照射至3D平移台15上样品左侧某一预期区域，产生的荧光由检测物镜12收集，经筒镜13聚焦成像至探测器14，同样，重复上述步骤，通过控制单元16控制3D平移台15沿X、Y或Z方向运动完成样品左侧3D图像采集，进而获得样品左右两组3D图像，最终通过拼接的方法，完成整个样品的3D成像。

如图4所述的鼠脑样品成像示意图，视场大小约1×1mm，采用彼此相邻的3D图像堆栈阵列获得整个样品的3D图像。当扫描振镜6围绕反射镜组7的中轴线向右偏转θ角时，控制单元16向空间光调制器401传递相应的相位图，相位调制后的激发光束通过扫描振镜6扫描后依次经过反射镜组7的右反射镜702、右4f***10和右激发物镜11激发照射至样品ROI1区域，在探测器14的视场内平铺光片，检测物镜12收集样品ROI1区域的产生的荧光，接着经过筒镜13聚焦成像至探测器14，同时控制单元16控制3D平移台15沿Z方向，进而完成ROI1区域的3D图像采集；然后控制单元控制3D平移台15沿X或Y方向移动，使ROI2区域进入探测器视场内，重复ROI1区域的3D图像采集步骤，进而完成ROI2区域3D图像采集，随后再控制3D平移台沿X或Y方向运动使得所述样品按预期顺序，即ROI1-ROI8顺序依次进入所述探测器14视场内，重复上述步骤，对每个视场内的样品预期区域进行3D图像采集；当样品鼠脑右侧完成3D图像采集后，控制单元16控制扫描振镜6围绕反射镜组7的中心轴线向左偏转θ角，重复样品鼠脑右侧3D图像采集的步骤，使样品鼠脑左侧按预期顺序，即ROI9- -ROI16的顺序依次进入所述探测器14视场内，完成每个视场内的3D图像采集，直至样品鼠脑左侧完成3D图像采集，最终将左右两组3D图像相邻拼接进而完成整个鼠脑的3D成像。在样品成像过程中，控制单元16传递与空间光调制***4的所选择的相位图也按预期顺序加载并与探测器14同步。

计算机控制激发光源***1、空间光调制***4、扫描振镜6、探测器12和3D平移台15进行协同工作，在样品成像过程中，激发扫描过程、样品曝光区域及样品在检测物镜12焦平面上的图像也与探测器14保持同步，保证了检测物镜12能清晰限定区域。本实施例中扫描振镜6与反射镜组7的中轴线的夹角为θ，θ可取3°，探测器14可采用SCMOS检测相机。

控制单元还控制空间光调制器401实现激发光片位置自动校准，确保空间光调制器401衍射图案中心位于光轴上，激发光束的+1和-1级衍射光斑能够通过光学狭缝，进一步保证光片平铺位置的精准性。

空间光调制器403衍射出的激发光束的宽度决定了经扫描振镜6扫描后产生的激发光片的厚度和长度，空间光调制器403加载不同的相位图信息对激发光束进行调制，改变形成激发光束焦线的几何尺寸和位置，实现在激发光片的长度方向（y方向）上平铺光片，控制平铺光片的位置。平铺光片的方式克服了SPIM显微镜的空间分辨率、光学层析能力和视场大小之间的矛盾，同时，提高轴向分辨率更和光学层析能力。

激发光束经扫描振镜6后，其传输路径分为左右两路，其中一路为激发光束经扫描振镜6后依次经过反射镜组7的左反射镜701、左4f***8、左激发物镜9、检测物镜12、筒镜13和探测器14；另一路为激发光束依次经过反射镜组7的右反射镜702、右4f***10和右激发物镜11、检测物镜12、筒镜13和探测器14。扫描振镜6的角度位置决定了激发光束的入射方向，即决定了激发光束的传输路径，上述两种传输路径，可获得样品左右两组3D图像，最终通过拼接方法，完成整个样品3D成像，该方法缩短了样品光路，减少了样品对成像质量的感染，提高了空间分辨率。扫描振镜不同角度还决定了样品在水平方向上焦线的阵列，即控制激发光片的宽度。

空间光调制器401、第一4f***5、扫描振镜6、左4f***8、左激发物镜9形成共轭光学***；空间光调制器401、第一4f***5、扫描振镜6、右4f***10、右激发物镜11形成共轭光学***，该共轭光学***保证了空间光调制器401相位调制的精准性，从而准确控制平铺光片的位置，进一步保证了更高的轴向分辨率及光学层析性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，包括激发光源***、扩束准直***、空间光调制***、第一4f***、扫描振镜、反射镜组、左4f***、左激发物镜、右4f***、右激发物镜、检测物镜、筒镜、探测器、置于样品室内的3D平移台及控制单元，所述激发光源***产生激发光束入射到所述扩束准直***内，经所述扩束准直***扩束后，再入射到所述空间光调制***中进行相位调制，随后经所述第一4f***入射至所述扫描振镜上产生激发光片，所述激发光片的传输路径被所述扫描振镜分为两路，其中一路依次经过反射镜组的左反射镜、左4f***和左激发物镜照射到所述3D平移台上样品左侧产生荧光，另一路依次经过反射镜组的右反射镜、右4f***和右激发物镜照射到所述3D平移台上的样品右侧产生荧光，所述3D平移台上的样品产生的荧光由所述检测物镜收集后，经所述筒镜聚焦成像至所述探测器；其中，所述左4f***和右4f***基于所述反射镜组中轴线对称，所述左激发物镜和右激发物镜的光轴在一条直线上，所述检测物镜的光轴垂直于所述左激发物镜和右激发物镜的光轴，所述控制单元分别与所述激发光源***、空间光调制***、扫描振镜、探测器和3D平移台控制连接。

2.根据权利要求1所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述激发光源***包括多个激光器和二向色光束组合滤镜器，所述多个激光器产生的激光束汇聚至所述二向色光束组合滤镜器，组合形成单个共线激发光束。

3.根据权利要求1所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，还包括第一半波片，所述第一半波片位于所述扩束准直***与空间光调制***之间，所述激发光束经所述扩束准直***扩束后入射到第一半波片上，经过所述第一半波片偏振方向旋转角度，再入射到所述空间光调制***中。

4.根据权利要求1所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述空间光调制***包括空间光调制器、第二半波片和偏振光束分束器，所述激发光束依次经过所述偏振光束分束器和第二半波片照射至所述空间光调制器，所述空间光调制器衍射出的激发光束依次经过所述第二半波片和偏振光束分束器透射到所述第一4f***中。

5.根据权利要求4所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述第一4f***包括第一透镜、第二透镜和光学狭缝，所述第一透镜后焦点和第二透镜前焦点重合，所述光学狭缝位于第一透镜和第二透镜重合的焦点上。

6.根据权利要求1所述新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述左4f***包括第一左透镜、第一左反射镜、第二左透镜和第二左反射镜，所述反射镜组位于所述第一左透镜前焦面，所述第一左反射镜位于所述第一左透镜的后焦面与所述第二左透镜前焦面的重合点，所述第二左反射镜位于第二左透镜后焦面与所述左激发物镜入瞳的重合点；所述右4f***包括第一右透镜、第一右反射镜、第二右透镜和第二右反射镜，所述反射镜组位于所述第一右透镜前焦面，所述第一右反射镜位于所述第一右透镜的后焦面与所述第二右透镜前焦面的重合点，所述第二右反射镜位于第二右透镜后焦面与所述右激发物镜入瞳的重合点。

7.根据权利要求5所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述空间光调制器的调制平面位于所述第一透镜的前焦点，所述扫描振镜位于所述第二透镜的后焦点，所述空间光调制器通过第一4f***与所述扫描振镜共轭，所述扫描振镜通过所述左4f***共轭至所述左激发物镜的入瞳，所述扫描振镜通过所述右4f***共轭至所述右激发物镜的入瞳。

8.根据权利要求1所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述扫描振镜围绕所述反射镜组的中轴线偏转，所述扫描振镜的偏转角度为θ。

9.根据权利要求1所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述3D平移台沿X、Y或Z轴方向驱动所述样品，实现3D成像。

10.根据权利要求4所述的新型平铺光片选择性平面照明显微镜，其特征在于，所述控制单元还控制所述空间光调制器自动校准所述激发光束经所述扫描振镜后产生的激发光片的位置。

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