CN217639723U - 一种多焦点结构光照明显微成像*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多焦点结构光照明显微成像***，包括：照明模组、第一超透镜阵列、载物平台和接收模组；照明模组被配置为发出光线；第一超透镜阵列位于照明模组的出光侧，被配置为将入射的光线调制为光斑阵列，并向载物平台投影光斑阵列；载物平台能够沿光斑阵列的周向转动；接收模组被配置为能够接收载物平台出射的荧光信号。通过本实用新型实施例提供的多焦点结构光照明显微成像***，在具有更高的成像精度的同时可以穿透样品表面，探测到样品内部，具有较深的探测深度，可以实现对厚样品的超分辨成像；利用第一超透镜阵列产生多焦点的光斑阵列，结构简单，体积较小，***整体结构简单化，便于移动，能够实现即时检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及超分辨显微成像技术领域，具体而言，涉及一种多焦点结构光照明显微成像***。
背景技术
光学显微镜是目前生物医学等领域重要的研究工具，结构光照明显微成像(Structure illumination microscopy,SIM)是一种常见的基于光学显微镜的超分辨显微成像技术，其可以突破传统光学显微镜衍射极限的限制，具有更高的成像分辨率。
尽管宽场结构光照明显微成像对荧光染料没有任何限制，几乎所有常用的染料都可以用来成像，宽场成像技术同时满足大范围、高速度成像的需求。但宽场成像限制了其在厚组织样品上的应用，宽场激发光的功率密度较弱，无法穿透组织表面进行三维成像，因此无法对厚组织进行超分辨成像。
近几年，多焦点结构光照明显微成像(multifocal SIM，MSIM)的技术和瞬时结构光照明显微成像(instant SIM，iSIM)被提出。但是，现有的SIM***采用DMD(DigitalMicromirror Device，数字微镜装置)或者微透镜阵列产生多焦点阵列，导致***整体体积庞大，SIM***不能得到较好的推广应用。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种多焦点结构光照明显微成像***。
本实用新型实施例提供了一种多焦点结构光照明显微成像***，包括：照明模组、第一超透镜阵列、载物平台和接收模组；
所述照明模组被配置为发出光线；
所述第一超透镜阵列位于所述照明模组的出光侧，被配置为将入射的光线调制为光斑阵列，并向所述载物平台投影所述光斑阵列；
所述载物平台位于所述第一超透镜阵列的出光侧，被配置为放置样品，且能够沿所述光斑阵列的周向转动；
所述接收模组位于所述载物平台出射荧光信号的出光侧，被配置为能够接收所述荧光信号，所述荧光信号为所述光斑阵列投影至所述样品上所生成的光信号。
在一种可能的实现方式中，所述载物平台位于所述第一超透镜阵列的焦平面处。
在一种可能的实现方式中，***还包括：分光镜和探测孔阵；
所述分光镜位于所述照明模组与所述第一超透镜阵列之间，被配置为将所述照明模组发出的至少部分光线调整为射向所述第一超透镜阵列；
所述分光镜还位于所述接收模组与所述第一超透镜阵列之间，被配置为将透过所述第一超透镜阵列的至少部分所述荧光信号调整为射向所述接收模组；
所述探测孔阵位于所述接收模组靠近所述分光镜的一侧，被配置为允许聚焦在所述第一超透镜阵列的焦平面上的荧光信号通过。
在一种可能的实现方式中，所述分光镜为二向色镜。
在一种可能的实现方式中，所述第一超透镜阵列对所述照明模组发出的光线和所述荧光信号具有相同的调制效果。
在一种可能的实现方式中，***还包括：图像整合装置；
所述图像整合装置位于所述接收模组的入光侧，被配置为将所述载物平台转动至不同角度时所对应的所述荧光信号射向所述接收模组的不同位置，使得多个角度的所述荧光信号能够被整合为一张图像。
在一种可能的实现方式中，所述图像整合装置包括：扫描振镜和第二超透镜阵列；所述扫描振镜被配置为将入射的所述荧光信号调整为射向所述第二超透镜阵列，并能够改变出射方向；所述第二超透镜阵列被配置为将入射的所述荧光信号聚焦至所述接收模组；
或者，
所述图像整合装置包括可调超透镜阵列；所述可调超透镜阵列包括多个阵列排列的可调超透镜单元，所述可调超透镜单元被配置为将入射的所述荧光信号聚焦至所述接收模组，并在不同激励的作用下将所述荧光信号聚焦至不同位置。
在一种可能的实现方式中，在所述图像整合装置包括可调超透镜阵列的情况下，所述可调超透镜单元包括：第一电极层、第二电极层、基底、纳米结构和相变材料层；
所述纳米结构和所述第一电极层均设在所述基底的同一侧，多个所述纳米结构周期性阵列排布，且所述第一电极层填充在所述纳米结构之间；所述第一电极层的高度小于所述纳米结构的高度；
所述相变材料层位于所述第一电极层远离所述基底的一侧，并填充在所述纳米结构之间；所述第一电极层与所述相变材料层的高度之和大于所述纳米结构的高度；
所述第二电极层位于所述相变材料层远离所述第一电极层的一侧；所述第一电极层和所述第二电极层被配置为能够施加不同大小的电压。
在一种可能的实现方式中，所述载物平台被配置为能够沿所在平面移动。
在一种可能的实现方式中，所述照明模组包括：光源和准直超透镜；
所述光源被配置为发出光线；
所述准直超透镜位于所述光源的出光侧，被配置为对所述光源发出的光线进行准直。
在一种可能的实现方式中，所述照明模组还包括：扩束透镜；
所述扩束透镜位于所述准直超透镜的出光侧，被配置为对准直的光线进行扩束。
在一种可能的实现方式中，所述光源包括多个阵列排列的发光单元，所述准直超透镜包括多个阵列排列的准直超透镜单元；所述发光单元与所述准直超透镜单元位置一一对应。
在一种可能的实现方式中，***还包括：处理装置；
所述处理装置与所述接收模组相连，被配置为基于所述接收模组接收到的荧光信号重构所述样品的超分辨图像。
本实用新型实施例提供的方案中，利用多焦点SIM的成像特点，可以穿透样品表面，探测到样品内部，具有较深的探测深度，可以实现对厚样品的超分辨成像；并且，利用第一超透镜阵列产生多焦点的光斑阵列，结构简单，体积较小，使得该多焦点结构光照明显微成像***整体结构简单化，便于移动，能够实现即时检测。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
图1示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第一结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第二结构示意图；
图3示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第三结构示意图；
图4示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第四结构示意图；
图5示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第五结构示意图；
图6示出了本实用新型实施例所提供的图像整合装置的结构示意图；
图7示出了本实用新型实施例所提供的可调超透镜单元的结构示意图；
图8示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第六结构示意图；
图9示出了本实用新型实施例所提供的多焦点结构光照明显微成像***的第七结构示意图。
图标：
10-照明模组、20-第一超透镜阵列、30-载物平台、40-接收模组、50-处理装置、60-分光镜、70-探测孔阵、80-图像整合装置、101-光源、102-准直超透镜、103-扩束透镜、81-扫描振镜、82-第二超透镜阵列、831-第一电极层、832-第二电极层、833-基底、834-纳米结构、835-相变材料层。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，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”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”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，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，或一体地连接；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。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。
本实用新型实施例提供一种多焦点结构光照明显微成像***，参见图1所示，该***包括：照明模组10、第一超透镜阵列20、载物平台30和接收模组40。
照明模组10被配置为发出光线；第一超透镜阵列20位于照明模组10的出光侧，被配置为将入射的光线调制为光斑阵列，并向载物平台30投影光斑阵列；载物平台30位于第一超透镜阵列20的出光侧，被配置为放置样品，且能够沿光斑阵列的周向转动；接收模组40位于载物平台30出射荧光信号的出光侧，被配置为能够接收荧光信号，该荧光信号为光斑阵列投影至样品上所生成的光信号。
本实用新型实施例中，照明模组10能够发出光线，以能够向位于其出光侧的第一超透镜阵列20提供光线；其中，该照明模组10发出的光线为激发光，用于激发样品的荧光信号。如图1所示，该照明模组10能够从上向下发射光线，即该照明模组10的出光侧为图1的下侧，相应地，第一超透镜阵列20位于照明模组10的下侧。
第一超透镜阵列20包括多个阵列排列的超透镜单元，每个超透镜单元为基于超表面技术所制作的超透镜，其厚度小，具有轻薄的特点，且能够对照明模组10所出射的光线进行调制，从而对照明模组10所出射的光线进行聚焦，形成光焦点(例如，艾里斑)。其中，每个超透镜单元可以形成一个光焦点，利用阵列形式的第一超透镜阵列20形成光斑阵列；或者，每个超透镜单元即可形成包含多个光焦点的阵列，使得该第一超透镜阵列20能够形成更大的光斑阵列。
载物平台30位于该第一超透镜阵列20的出光侧，该光斑阵列能够投影至该载物平台30。如图1所示，该第一超透镜阵列20为透射式的超表面，其能够向位于其下方的载物平台30出射光斑阵列。载物平台30用于放置样品(例如动物组织、植物细胞等)，使得光斑阵列能够投影至该样品上。并且，载物平台30能够沿光斑阵列的周向转动，使得该光斑阵列与载物平台30之间的相对角度能够发生变化，即该光斑阵列与样品之间的相对角度能够发生变化(样品一般固定放置在载物平台30上)。其中，“光斑阵列的周向”指的是该光斑阵列***所对应的方向；具体地，该载物平台30可以围绕光斑阵列的主轴转动，该光斑阵列的主轴指的是垂直于光斑阵列所在平面(例如，载物平台30所在平面)且经过该光斑阵列中间位置(例如，光斑阵列的中心)的轴。例如，该载物平台30可以围绕第一超透镜阵列20的主光轴转动，从而可以实现沿光斑阵列的周向转动，形成不同角度下的荧光信号。
可选地，该载物平台30位于第一超透镜阵列20的焦平面处，使得光斑阵列可以更好地激发出样品的荧光信号。与宽场激发光相比，光斑阵列的功率密度较大，可以穿透样品表面(例如组织表面)进行三维成像，具有更深的探测深度，可以探测到样品内部，从而可以实现对厚样品的超分辨成像。此外可选地，载物平台30被配置为能够沿所在平面移动。例如，载物平台30能够沿垂直于第一超透镜阵列20主光轴的方向移动，使得光斑阵列能够照射到载物平台30的不同位置，实现对载物平台30上不同位置样品的扫描。
接收模组40位于载物平台30出射荧光信号的出光侧，从而能够接收到光斑阵列投影至样品上所生成的荧光信号。如图1所示，该载物平台30能够透过荧光信号，该接收模组40可以位于载物平台30远离照明模组10的一侧。并且，该接收模组40可以分别接收到不同角度下的荧光信号，基于多个荧光信号可以重构出该样品的图像。其中，该接收模组40可以包括单光子雪崩二极管阵列(SPAD)。
可选地，参见图2所示，该显微成像***还包括处理装置50；处理装置50与接收模组40相连，被配置为基于接收模组40接收到的荧光信号重构样品的超分辨图像。本实施例中，处理装置50可以对多个不同角度的荧光信号进行重构，从而重构出样品的超分辨图像。例如，该处理装置50可以经过像素重定位和反卷积算法，可以重构样品的超分辨宽场图像。其中，基于多个荧光信号重构出样品的图像的过程是现有多焦点SIM***中的成熟技术，此处不做详述。
本实用新型实施例提供的多焦点结构光照明显微成像***，利用多焦点SIM的成像特点，可以穿透样品表面，探测到样品内部，具有较深的探测深度，可以实现对厚样品的超分辨成像；并且，利用第一超透镜阵列20产生多焦点的光斑阵列，结构简单，体积较小，使得该多焦点结构光照明显微成像***整体结构简单化，便于移动，能够实现即时检测。
可选地，该多焦点结构光照明显微成像***为共聚焦式结构。参见图3和图4所示，该多焦点结构光照明显微成像***还包括：分光镜60和探测孔阵70。分光镜60位于照明模组10与第一超透镜阵列20之间，被配置为将照明模组10发出的至少部分光线调整为射向第一超透镜阵列20；分光镜60还位于接收模组40与第一超透镜阵列20之间，被配置为将透过第一超透镜阵列20的至少部分荧光信号调整为射向接收模组40。探测孔阵70位于接收模组40靠近分光镜60的一侧，被配置为允许聚焦在第一超透镜阵列20的焦平面上的荧光信号通过。
本实用新型实施例中，分光镜60为具有透反功能的光学元件，其能够透射和反射光线。例如，参见图3所示，分光镜60被配置为将照明模组10发出的至少部分光线透射至第一超透镜阵列20、并将透过第一超透镜阵列20的至少部分荧光信号反射至接收模组40；此时，照明模组10与第一超透镜阵列20可以是共轴的。或者，参见图4所示，分光镜60被配置为将照明模组10发出的至少部分光线反射至第一超透镜阵列20、并将透过第一超透镜阵列20的至少部分荧光信号透射至接收模组40；此时，接收模组40与第一超透镜阵列20可以是共轴的。
并且，在接收模组40的入光侧还设有探测孔阵70，该探测孔阵70为小孔阵列，其可以过滤掉焦平面外的光信号，至允许聚焦在第一超透镜阵列20的焦平面上的荧光信号通过。利用探测孔阵70，使得焦平面以外的点被挡在探测孔阵70之外不能成像，接收模组40得到的荧光信号是样品的光学切面，能够实现光学切片的效果，避免了非焦平面上杂散光线的干扰，可以克服普通显微镜图像模糊的缺点，能够得到整个焦平面上清晰的共聚焦图像。
以图3所示的显微成像***为例，该显微成像***的工作过程具体如下：照明模组10出射激发光，该激发光射向分光镜60，并透过分光镜60，进而入射至第一超透镜阵列20；第一超透镜阵列20将激发光会聚成光斑阵列，并射向位于载物平台30的样品；光斑阵列可以对样品标记部分的荧光分子进行激发，生成荧光信号。该荧光信号透过该第一超透镜阵列20，并射向分光镜60，分光镜60再反射该荧光信号，使得该荧光信号中聚焦在第一超透镜阵列20的焦平面上的部分能够穿过该探测孔阵70，接收模组40能够接收到过滤后的荧光信号。
可选地，照明模组10发出的光线(激发光)与样品激发出的荧光信号为不同波长的信号，该分光镜60具体可以为二向色镜，其对激发光波段以及荧光信号波段的光线具有不同的处理效果；例如，如图3所示，该二向色镜可以透射激发光波段的光线、并反射荧光信号波段的光线；或者，如图4所示，该二向色镜可以反射激发光波段的光线、并透射荧光信号波段的光线。
可选地，该多焦点结构光照明显微成像***可以选用非线性成像，例如双光子荧光显微成像，此时，该第一超透镜阵列20对照明模组10发出的光线和荧光信号具有相同的调制效果，即，该第一超透镜阵列20对激发光波段的光线以及荧光信号波段的光线的相位调制效果相同。
此外可选地，载物平台30沿光斑阵列的周向转动时，载物平台30转动至不同角度，均会生成相应的荧光信号；为了能够重构出样品的图像，需要对不同角度的荧光信号分别进行处理，成像速度较低，不具备实时观察能力。本实用新型实施例中，利用瞬时结构光照明显微成像(iSIM)技术提高成像速度。具体地，参见图5所示，该多焦点结构光照明显微成像***还包括：图像整合装置80。图像整合装置80位于接收模组40的入光侧，被配置为将载物平台30转动至不同角度时所对应的荧光信号射向接收模组40的不同位置，使得多个角度的所述荧光信号能够被整合为一张图像。
本实用新型实施例中，在接收模组40的入光侧设置图像整合装置80，该图像整合装置80可以调整荧光信号射向接收模组40的位置。具体地，对于不同角度的荧光信号，该图像整合装置80将其调整为射向接收模组40的不同位置，使得接收模组40能够区分不同角度的荧光信号，且多个角度的荧光信号自然而然地能被整合为一张图像。在确定该整合后的图像后，对该张图像进行重构，即可生成样品的图像，该过程不需要处理对多张图像进行超分辨重构，可以节省算力，提高处理速度。
可选地，参见图6所示，该图像整合装置80包括：扫描振镜81和第二超透镜阵列82；扫描振镜81被配置为将入射的荧光信号调整为射向第二超透镜阵列82，并能够改变出射方向；第二超透镜阵列82被配置为将入射的荧光信号聚焦至接收模组40。
本实用新型实施例中，第二超透镜阵列82能够对荧光信号进行聚焦，形成荧光阵列(该荧光阵列与上述的光斑阵列不同)；并且，该荧光阵列聚焦至接收模组40，使得接收模组40可以接收到阵列形式的荧光信号，即荧光阵列。其中，该第二超透镜阵列82的焦距可以小于该第一超透镜阵列20的焦距，例如，前者为后者的二分之一。扫描振镜81能够配合载物平台30的转动，将不同角度的荧光信号调整为具有不同的出射方向，使得不同角度的荧光信号透过该第二超透镜阵列82后，可以在接收模组40的不同位置处形成荧光阵列，即可形成以线表示多个点的整合图像；该整合图像的一种形式可参见图6右侧所示。其中，该扫描振镜81可以为MEMS振镜。
或者，可选地，该图像整合装置80也可不利用机械式的扫描振镜81改变荧光信号的方向。具体地，该图像整合装置80包括可调超透镜阵列；可调超透镜阵列包括多个阵列排列的可调超透镜单元，可调超透镜单元被配置为将入射的荧光信号聚焦至接收模组40，并在不同激励的作用下将荧光信号聚焦至不同位置。
本实用新型实施例中，该可调超透镜阵列类似于上述的第二超透镜阵列82，二者均包含多个阵列排列的超透镜单元，区别在于该可调超透镜阵列中的超透镜单元是相位可调的，即该超透镜单元为可调超透镜单元。每个可调超透镜单元均可以对荧光信号进行会聚，使得该可调超透镜阵列可以将荧光信号会聚为荧光阵列，并聚焦在接收模组40处；并且，该可调超透镜单元在不同的相位调制下，可以将不同角度的荧光信号聚焦至不同位置，同样使得该接收模组40能够将多个角度的荧光信号整合为一张图像，实现图像整合。
可选地，参见图7所示，该可调超透镜单元包括：第一电极层831、第二电极层832、基底833、纳米结构834和相变材料层835。
其中，纳米结构834和第一电极层831均设在基底833的同一侧，多个纳米结构834周期性阵列排布，且第一电极层831填充在纳米结构834之间；第一电极层831的高度小于纳米结构834的高度；相变材料层835位于第一电极层831远离基底833的一侧，并填充在纳米结构834之间；第一电极层831与相变材料层835的高度之和大于纳米结构834的高度；第二电极层832位于相变材料层835远离第一电极层831的一侧；第一电极层831和第二电极层832被配置为能够施加不同大小的电压。
本实用新型实施例中，基底833和在其一侧周期排列的多个纳米结构834构成基本的超表面，并且，在相变材料层835的两侧设有第一电极层831和第二电极层832，通过在第一电极层831和第二电极层832施加不同的电压形成电压差，从而可以向相变材料制作的相变材料层835施加电激励，进而改变相变材料层835的相变状态。可选地，该相变材料为能够实现晶态、非晶态转换的材料；例如，该相变材料可以为锗锑碲化物(GeXSBYTEZ)，碲化锗(GeXTEY)，碲化锑(SbXTEY)，银锑碲化物(AgXSBYTEZ)等。例如，该相变材料为GST(Ge2SB2TE5)，通过施加电压等方式，可以实现相变材料晶态
非晶态的快速转换；并且，也可实现部分晶化，使得相变材料能够处于晶态与非晶态之间的一种状态。
其中，该第一电极层831和相变材料层835均填充在纳米结构834周围，通过改变相变材料层835的相变状态，能够改变纳米结构834所在位置处的等效折射率，从而改变该可调超透镜单元的调制效果。其中，第一电极层831与相变材料层835的高度之和大于纳米结构834的高度，使得第二电极层832与该纳米结构834间隔一定距离，可以避免纳米结构834接触到该第二电极层832，从而能够防止漏电。
本实用新型实施例中，向该相变材料层835提供不同大小的电压，可以改变第一超透镜阵列20所调制的相位，实现不同的调制效果。如图7所示，荧光信号以入射角θi射入该可调超透镜单元，该可调超透镜单元对射入的荧光信号进行相位调制后，其出射角为θo。当两个电极层为相变材料层835施加不同的电压时，该可调超透镜单元所出射光线的出射角度不同；如图7所示，向相变材料层835施加电压V2时的出射角度大于向相变材料层835施加电压V1时的出射角度，使得该可调超透镜单元可以将荧光信号调整至射向不同位置，实现不同的相位调制。
本实用新型实施例中，可调超透镜单元的第一电极层831和第二电极层832可以是独立控制的，即不同的可调超透镜单元独立向相变材料层835施加激励。或者，可调超透镜阵列中多个可调超透镜单元共用同一第一电极层831和第二电极层832，即可以同步控制多个可调超透镜单元，使得多个可调超透镜单元的相位调制的改变程度是相同的，从而能够整体改变荧光阵列在接收模组40处的位置。
可选地，若该多焦点结构光照明显微成像***为共聚焦式结构，其也可设有图像整合装置80，该***的具体结构可参见图8所示；其中，该图像整合装置80的工作原理具体可参见上述内容，此处不做赘述。本实施例中，该图像整合装置80具体可设置在探测孔阵70与接收模组40之间(图8未示出探测孔阵70)，先利用探测孔阵70阻挡离焦面的荧光信号，提高荧光的对比度，再将不同角度的荧光信号会聚至接收模组40的不同位置。
在上述任一实施例的基础上，该参见图9所示，该照明模组10包括：光源101和准直超透镜102。光源101被配置为发出光线；准直超透镜102位于光源101的出光侧，被配置为对光源101发出的光线进行准直。
本实用新型实施例中，准直超透镜102能够对光源101发出的光线进行准直，使得射向第一超透镜阵列20的光线是准直的，配合第一超透镜阵列20的相位调制效果，方便生成清晰的光斑阵列。其中，该光源101可以为发光二极管(LED)，也可以为激光器，本实施例对此不做限定。
此外可选地，如图9所示，该照明模组10还包括：扩束透镜103；扩束透镜103位于准直超透镜102的出光侧，被配置为对准直的光线进行扩束。本实用新型实施例中，通过扩束透镜103的扩束作用，可以将光线扩至更大范围，利于实现更大范围的光斑阵列。其中，该扩束透镜103也可以是超透镜。
可选地，该光源101包括多个阵列排列的发光单元，相应地，准直超透镜102包括多个阵列排列的准直超透镜单元；发光单元与准直超透镜单元位置一一对应。利用阵列形式的光源101和准直超透镜102，方便后续形成光斑阵列。并且，在照明模组10还包括扩束透镜103的情况下，该扩束透镜103也可以是超透镜阵列，其包含多个阵列排列的超透镜。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种多焦点结构光照明显微成像***，其特征在于，包括：照明模组(10)、第一超透镜阵列(20)、载物平台(30)和接收模组(40)；
所述照明模组(10)被配置为发出光线；
所述第一超透镜阵列(20)位于所述照明模组(10)的出光侧，被配置为将入射的光线调制为光斑阵列，并向所述载物平台(30)投影所述光斑阵列；
所述载物平台(30)位于所述第一超透镜阵列(20)的出光侧，被配置为放置样品，且能够沿所述光斑阵列的周向转动；
所述接收模组(40)位于所述载物平台(30)出射荧光信号的出光侧，被配置为能够接收所述荧光信号，所述荧光信号为所述光斑阵列投影至所述样品上所生成的光信号。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述载物平台(30)位于所述第一超透镜阵列(20)的焦平面处。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：分光镜(60)和探测孔阵(70)；
所述分光镜(60)位于所述照明模组(10)与所述第一超透镜阵列(20)之间，被配置为将所述照明模组(10)发出的至少部分光线调整为射向所述第一超透镜阵列(20)；
所述分光镜(60)还位于所述接收模组(40)与所述第一超透镜阵列(20)之间，被配置为将透过所述第一超透镜阵列(20)的至少部分所述荧光信号调整为射向所述接收模组(40)；
所述探测孔阵(70)位于所述接收模组(40)靠近所述分光镜(60)的一侧，被配置为允许聚焦在所述第一超透镜阵列(20)的焦平面上的荧光信号通过。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述分光镜(60)为二向色镜。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述第一超透镜阵列(20)对所述照明模组(10)发出的光线和所述荧光信号具有相同的调制效果。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：图像整合装置(80)；
所述图像整合装置(80)位于所述接收模组(40)的入光侧，被配置为将所述载物平台(30)转动至不同角度时所对应的所述荧光信号射向所述接收模组(40)的不同位置，使得多个角度的所述荧光信号能够被整合为一张图像。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述图像整合装置(80)包括：扫描振镜(81)和第二超透镜阵列(82)；所述扫描振镜(81)被配置为将入射的所述荧光信号调整为射向所述第二超透镜阵列(82)，并能够改变出射方向；所述第二超透镜阵列(82)被配置为将入射的所述荧光信号聚焦至所述接收模组(40)；
或者，
所述图像整合装置(80)包括可调超透镜阵列；所述可调超透镜阵列包括多个阵列排列的可调超透镜单元，所述可调超透镜单元被配置为将入射的所述荧光信号聚焦至所述接收模组(40)，并在不同激励的作用下将所述荧光信号聚焦至不同位置。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，在所述图像整合装置(80)包括可调超透镜阵列的情况下，所述可调超透镜单元包括：第一电极层(831)、第二电极层(832)、基底(833)、纳米结构(834)和相变材料层(835)；
所述纳米结构(834)和所述第一电极层(831)均设在所述基底(833)的同一侧，多个所述纳米结构(834)周期性阵列排布，且所述第一电极层(831)填充在所述纳米结构(834)之间；所述第一电极层(831)的高度小于所述纳米结构(834)的高度；
所述相变材料层(835)位于所述第一电极层(831)远离所述基底(833)的一侧，并填充在所述纳米结构(834)之间；所述第一电极层(831)与所述相变材料层(835)的高度之和大于所述纳米结构(834)的高度；
所述第二电极层(832)位于所述相变材料层(835)远离所述第一电极层(831)的一侧；所述第一电极层(831)和所述第二电极层(832)被配置为能够施加不同大小的电压。
9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述载物平台(30)被配置为能够沿所在平面移动。
10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述照明模组(10)包括：光源(101)和准直超透镜(102)；
所述光源(101)被配置为发出光线；
所述准直超透镜(102)位于所述光源(101)的出光侧，被配置为对所述光源(101)发出的光线进行准直。
11.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述照明模组(10)还包括：扩束透镜(103)；
所述扩束透镜(103)位于所述准直超透镜(102)的出光侧，被配置为对准直的光线进行扩束。
12.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述光源(101)包括多个阵列排列的发光单元，所述准直超透镜(102)包括多个阵列排列的准直超透镜单元；所述发光单元与所述准直超透镜单元位置一一对应。
13.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：处理装置(50)；
所述处理装置(50)与所述接收模组(40)相连，被配置为基于所述接收模组(40)接收到的荧光信号重构所述样品的超分辨图像。
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|---|---|---|---|
| CN202221923862.8U CN217639723U (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种多焦点结构光照明显微成像*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202221923862.8U CN217639723U (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种多焦点结构光照明显微成像*** |
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| CN217639723U true CN217639723U (zh) | 2022-10-21 |
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ID=83636513
Family Applications (1)
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11927769B2 (en) | 2022-03-31 | 2024-03-12 | Metalenz, Inc. | Polarization sorting metasurface microlens array device |
| US11978752B2 (en) | 2019-07-26 | 2024-05-07 | Metalenz, Inc. | Aperture-metasurface and hybrid refractive-metasurface imaging systems |
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2022
- 2022-07-25 CN CN202221923862.8U patent/CN217639723U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
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| US11978752B2 (en) | 2019-07-26 | 2024-05-07 | Metalenz, Inc. | Aperture-metasurface and hybrid refractive-metasurface imaging systems |
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