RU2574863C1

RU2574863C1 - Multichannel confocal microscope (versions)

Info

Publication number: RU2574863C1
Application number: RU2014134355/28A
Authority: RU
Inventors: Виктор Павлович Бессмельцев; Вадим Станиславович Терентьев
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: microscope comprises an illumination unit in which a diffraction optical element forms a square matrix of rays from collimated light, said element focusing the said rays in the plane of an array of confocal diaphragms and guiding the said rays through a beam splitting cube, a scanning module and a focusing optical system onto an object. Rays reflected from the object return in the reverse direction, are deflected by the cube and fall on a detecting unit on a photodetector array through an additional array of confocal diaphragms, the scanning module and the focusing optical system. The scanning module comprises two refracting plane-parallel plates placed on orthogonal rotor axes. The movement of the plates is synchronised with the movement of the plates of the corresponding scanning module of the detecting unit. In the second version, the diffraction optical element focuses light rays in the plane of the array of diaphragms through the beam splitting cube, and the rays reflected from the object are deflected by the cube and fall on the photodetector array through an optical filter, the scanning module and the focusing optical system.

EFFECT: eliminating ellipticity of the cross-section of the laser beam and simple design, while maintaining high resolution and accuracy.

2 cl, 7 dwg

Description

Многоканальный конфокальный микроскоп относится к области приборостроения, связанной с производством оптико-электронной аппаратуры для анализа, исследования и визуализации различных характеристик материалов и биологических объектов.A multi-channel confocal microscope refers to the field of instrumentation related to the production of optoelectronic equipment for analysis, research and visualization of various characteristics of materials and biological objects.

Использование в микроскопах конфокальной схемы предложил Марвин Минский в 1961 г. (заявка US 3013467 A, 1961-12-19). Конфокальный микроскоп имеет повышенное по сравнению с обычным микроскопом разрешение как латеральное (поперечное), так и по глубине. Это достигается путем оптической фильтрации фонового света, идущего из глубины образца с помощью дополнительной (конфокальной) диафрагмы. Следующим шагом в развитии конфокальной микроскопии стало создание сканирующих конфокальных микроскопов. Например, известны схемы, предложенные в патентах RU 2018891 C1, RU 2140661 С1 и заявке RU 2007131539 А. Основной недостаток таких схем - низкая скорость сканирования исследуемых объектов, поскольку сканирование осуществляется единственным световым лучом (луч лазера), а прием сигналов, соответственно, одним фотодатчиком.The use of confocal schemes in microscopes was proposed by Marvin Minsky in 1961 (application US 3013467 A, 1961-12-19). The confocal microscope has a higher resolution than the conventional microscope, both lateral (transverse) and in depth. This is achieved by optical filtering of the background light coming from the depth of the sample using an additional (confocal) aperture. The next step in the development of confocal microscopy was the creation of scanning confocal microscopes. For example, the schemes proposed in the patents RU 2018891 C1, RU 2140661 C1 and the application RU 2007131539 A are known. The main disadvantage of such schemes is the low scanning speed of the studied objects, since the scanning is carried out by a single light beam (laser beam), and the signal reception, respectively, by one photosensor.

Отмеченный недостаток устраняется в предлагаемых, в последнее время, многоканальных конфокальных микроскопах, в которых свет источника осветительного блока микроскопа преобразуется в совокупность (матрицу) независимых лучей, число которых определяет количество одновременно сканируемых точек исследуемого объекта, при этом для одновременного приема информации от множества сканирующих лучей применяется многоканальная детектирующая схема на основе регистрирующей матрицы фотоприемников.The noted drawback is eliminated in the recently proposed multichannel confocal microscopes, in which the light from the source of the illumination unit of the microscope is converted into a set (matrix) of independent rays, the number of which determines the number of simultaneously scanned points of the object under study, while simultaneously receiving information from many scanning rays a multi-channel detecting circuit based on a recording matrix of photodetectors is used.

Известны заявки США, в которых излучение лазерного источника преобразуется в матрицу лучей, а приемником служит матрица фотодетекторов, обеспечивая, таким образом, многоканальность: US 2004/0051976 A1; US 6,248,988 B1; US 6,578,961 B2; US 2001012069 A1, 09.08.2001; US 2008308730 A1, 17.12.2008; US 2002141051, 03.10.2002.There are known US applications in which the radiation of a laser source is converted into a matrix of rays, and the photodetector array serves as a receiver, thus providing multichannel: US 2004/0051976 A1; US 6,248,988 B1; US 6,578,961 B2; US2001012069 A1, 08/09/2001; US2008308730 A1, December 17, 2008; US2002141051, 10/03/2002.

Близким аналогом заявляемого устройства является система, представленная в заявке US 2001012069 Al, 09.08.2001 "Confocal microscope with a motorized scanning table" (Фиг. 1b), содержащая сканирующий столик и матрицы диафрагм. Недостатки данного способа сканирования связаны со сравнительно большой инертностью столика, т.е. с его скоростью перемещения, а следовательно, и временем построения одного изображения. Предел данного способа построения изображения ограничен несколькими кадрами в минуту.A close analogue of the claimed device is the system presented in the application US 2001012069 Al, 08/09/2001 "Confocal microscope with a motorized scanning table" (Fig. 1b), containing a scanning table and aperture matrix. The disadvantages of this scanning method are associated with a relatively large inertia of the table, i.e. with its speed of movement, and therefore, the time it takes to build one image. The limit of this image construction method is limited to a few frames per minute.

В другом устройстве из заявки US 2008308730 A1, 17.12.2008 "Real-time, 3D, non-linear microscope measuring system and method for application of the same" используется массив микролинз с волоконным заведением света для создания многоканальной системы освещения объекта. Сканирование матрицы лучей по поверхности объекта в объектной плоскости осуществляется с помощью сдвиговых сканеров на основе плоскопараллельных пластин, установленных на осях роторов, ортогонально расположенных друг к другу. Недостатки данного устройства - в использовании матрицы микролинз и акустооптического модулятора, последовательно переключающего каналы.Another device from the application US 2008308730 A1, December 17, 2008 "Real-time, 3D, non-linear microscope measuring system and method for application of the same" uses an array of microlenses with a fiber light source to create a multi-channel lighting system for the object. Scanning the matrix of rays over the surface of the object in the object plane is carried out using shear scanners based on plane-parallel plates mounted on the axes of rotors orthogonally located to each other. The disadvantages of this device are the use of microlens arrays and an acousto-optic modulator that sequentially switches channels.

Еще один вариант устройства (US 2002141051, 03.10.2002) включает в себя сканирующий элемент (Фиг. 3, 5), выполненный в виде поворотного зеркала на оси электродвигателя в осветительном канале, и аналогичный сканирующий элемент в канале регистрации, содержащего матрицу фотодетекторов. Оба сканирующих элемента синхронизованы между собой. Недостатком такой системы является использование зеркальных гальванометров для сканирования луча по объекту, что ухудшает разрешающую способность сканирования, за счет относительно низкой разрешающей способности измерения угла поворота зеркала и удвоения угла отклонения сканирующих лазерных лучей. Для более прецизионного шага по углу в данном случае можно использовать поворотное устройство на основе пьезокерамического актюатора, однако последний сравнительно дорогое устройство, реально работающее только в диапазоне малых углов и частот.Another embodiment of the device (US 2002141051, 10/03/2002) includes a scanning element (Fig. 3, 5), made in the form of a rotary mirror on the axis of the electric motor in the lighting channel, and a similar scanning element in the registration channel containing a photodetector array. Both scanning elements are synchronized with each other. The disadvantage of this system is the use of mirror galvanometers to scan the beam over the object, which affects the resolution of the scan due to the relatively low resolution of measuring the angle of rotation of the mirror and doubling the angle of deviation of the scanning laser beams. For a more precise step in the angle in this case, you can use a rotary device based on a piezoceramic actuator, but the latter is a relatively expensive device that actually works only in the range of small angles and frequencies.

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство, опубликованное в заявке US 6,248,988 B1 "Conventional and confocal multi-spot scanning optical microscope". Здесь предложена оптическая схема, в которой присутствуют лазер, служащий источником излучения, расширитель (коллиматор)лазерного луча, матрица микролинз. Образованные микролинзами световые лучи проходят последовательно через матрицу конфокальных диафрагм, формирующую оптику и попадают на светоделительную пластину. Световые лучи, прошедшие через пластину без изменения направления распространения, попадают на модуль сканирования на основе акустооптического дефлектора и далее после фокусирующего объектива на исследуемый объект. Световые лучи, отклоненные светоделительной пластиной, подаются, в частности, в блок нормирования лучей по интенсивности. Отраженный от объекта свет собирается фокусирующим объективом, проходит формирующую оптику, попадает на акустооптический дефлектор, отклоняется светоделительной пластиной в регистрирующий блок и с помощью объектива фокусируется на чувствительных элементах матрицы фотодетекторов. Недостатки данной конструкции заключаются в использовании массива микролинз для создания матрицы лучей, а также в применении в модуле сканирования акустооптического дефлектора для перемещения луча в плоскости объекта (сканирование объекта). Технологические ограничения на пути уменьшения геометрических размеров отдельной микролинзы значительно затрудняют изготовление матрицы с высокой плотностью микролинз высокого качества, что увеличивает апертуру оптических элементов, аберрации и усложняет оптическую схему, в итоге снижая количество одновременно сканируемых точек исследуемого объекта, увеличивая время сканирования для построения изображения объекта. Значительный разброс оптических характеристик микролинз приводит к неравномерности распределения энергии в матрице лучей, что снижает динамический диапазон построения изображения.Closest to the proposed solution is the device published in the application US 6,248,988 B1 "Conventional and confocal multi-spot scanning optical microscope". An optical scheme is proposed here, in which there is a laser serving as a radiation source, an expander (collimator) of the laser beam, and a microlens matrix. The light rays formed by microlenses pass sequentially through a matrix of confocal diaphragms, which forms optics, and fall on a beam splitter plate. The light rays passing through the plate without changing the direction of propagation reach the scanning module based on the acousto-optical deflector and then after the focusing lens to the object under study. Light rays rejected by the beam splitter plate are supplied, in particular, to the beam normalization unit in terms of intensity. The light reflected from the object is collected by the focusing lens, passes through the forming optics, hits the acousto-optic deflector, is deflected by the beam splitter plate into the recording unit, and is focused using the lens on the sensitive elements of the photodetector array. The disadvantages of this design are the use of an array of microlenses to create a matrix of rays, as well as the use of an acousto-optic deflector in the scanning module to move the beam in the plane of the object (object scan). Technological limitations on reducing the geometric dimensions of a single microlens significantly complicate the fabrication of a matrix with a high density of high-quality microlenses, which increases the aperture of optical elements, aberrations and complicates the optical scheme, ultimately reducing the number of simultaneously scanned points of the object under study, increasing the scanning time to construct an image of the object. A significant scatter in the optical characteristics of microlenses leads to uneven distribution of energy in the matrix of rays, which reduces the dynamic range of image construction.

Массив микролинз может использоваться только для небольшого количества лучей и по другой причине, так как с увеличением их количества усложняется процесс изготовления отдельной микролинзы, кроме этого, снижение лучевой эффективности может быть из-за дополнительного расширения пучка, освещающего матрицу микролинз с целью выравнивания интенсивности излучения в пучках.An array of microlenses can be used only for a small number of rays and for another reason, since with the increase in their number the manufacturing process of a separate microlens is complicated, in addition, a decrease in radiation efficiency may be due to additional expansion of the beam illuminating the microlens array in order to equalize the radiation intensity in bunches.

Недостаток, заключающийся в применении акустооптического дефлектора, состоит в том, что при двухкоординатном отклонении лазерного луча акустооптическим дефлектором в сечении луч принимает эллиптическую форму, что может приводить к эллиптичной форме сфокусированного на образце пятна, а также к различным плоскостям фокусировки для ортогональных сечений профиля луча. Помимо этого, применение такого дефлектора требует дорогостоящих согласующих устройств для управления лазерами с разными длинами волн.The disadvantage of using an acousto-optical deflector is that when the laser beam is bi-coordinate deflected by the acousto-optic deflector in cross section, the beam takes an elliptical shape, which can lead to an elliptical shape of a spot focused on the sample, as well as to different focusing planes for orthogonal sections of the beam profile. In addition, the use of such a deflector requires expensive matching devices for controlling lasers with different wavelengths.

В предлагаемых устройствах (вариантах) отмеченные недостатки устраняются. Технический результат достигается за счет того, что в многоканальном конфокальном микроскопе, в котором коллимированный свет лазерного источника расщепляется в квадратную матрицу лучей, направляемых затем через последовательно расположенные вдоль оптической оси квадратную матрицу конфокальных диафрагм, светоделительный кубик, и при последовательном отклонении или сканировании матрицы лучей по двум ортогональным координатам попадают через фокусирующую оптику на исследуемый объект, упомянутая матрица световых лучей первоначально формируется из лазерного луча дифракционным оптическим элементом, одновременно выполняющим предварительную фокусировку световых лучей в плоскость матрицы диафрагм, а отклонение или сканирование матрицы лучей по двум координатам исследуемого объекта осуществляется с помощью модуля сканирования на основе двух преломляющих плоскопараллельных пластин, установленных на ортогонально ориентированных относительно друг друга осях роторов электродвигателей или гальваносканеров, и формирующей оптики, причем движение пластины по каждой координате синхронизировано с движением пластины аналогичного модуля сканирования, установленного в регистрирующем блоке, содержащем матрицу фотодетекторов. Отраженный от исследуемого объекта оптический сигнал возвращается в обратном направлении до светоделительного кубика, отклоняется кубиком и попадает на регистрирующую матрицу детекторов через дополнительную матрицу конфокальных диафрагм, модуль сканирования на основе преломляющих плоскопараллельных пластин и фокусирующую оптику в одном варианте устройства.In the proposed devices (options), the noted disadvantages are eliminated. The technical result is achieved due to the fact that in a multichannel confocal microscope, in which the collimated light of a laser source is split into a square matrix of rays, then sent through a square matrix of confocal diaphragms sequentially located along the optical axis, a beam splitting cube, and when the beam matrix is sequentially deflected or scanned along two orthogonal coordinates get through the focusing optics to the object under study, said matrix of light rays initially is formed from a laser beam by a diffractive optical element that simultaneously pre-focuses the light rays into the plane of the diaphragm matrix, and the beam matrix is deflected or scanned by the two coordinates of the object under study using a scanning module based on two refracting plane-parallel plates mounted on axes orthogonally oriented relative to each other rotors of electric motors or galvanoscanners, and forming optics, with the movement of the plate along each the ordinate is synchronized with the movement of the plate of a similar scanning module installed in a recording unit containing a photodetector array. The optical signal reflected from the object under investigation is returned in the opposite direction to the beam splitting cube, deflected by the cube and incident on the recording matrix of detectors through an additional matrix of confocal diaphragms, a scanning module based on refracting plane-parallel plates and focusing optics in one device variant.

В другом варианте устройства, в осветительном блоке упомянутая матрица световых лучей первоначально формируется из лазерного луча дифракционным оптическим элементом и одновременно выполняет предварительную фокусировку световых лучей через светоделительный кубик в плоскость матрицы диафрагм. Далее отклонение или сканирование матрицы лучей по двум координатам исследуемого объекта осуществляется модулем сканирования на основе двух преломляющих плоскопараллельных пластин, установленных на ортогонально ориентированных относительно друг друга осях роторов электродвигателей или гальваносканеров, и формирующей оптики, причем движение пластины по каждой координате синхронизировано с движением пластины аналогичного модуля сканирования, установленного в регистрирующем блоке, содержащем матрицу фотодетекторов. Свет от объекта возвращается в обратном направлении до светоделительного кубика, отклоняется кубиком и попадает на регистрирующую матрицу фотодетекторов через светофильтр, модуль сканирования на основе преломляющих плоскопараллельных пластин и фокусирующую оптику.In another embodiment of the device, in the lighting unit, said matrix of light rays is initially formed from a laser beam by a diffractive optical element and simultaneously pre-focuses the light rays through a beam splitter into the plane of the diaphragm matrix. Further, the beam matrix is deflected or scanned along the two coordinates of the object under study by a scanning module based on two refracting plane-parallel plates mounted on the axes of the rotors of electric motors or galvanoscanners orthogonally oriented relative to each other, and forming optics, and the movement of the plate along each coordinate is synchronized with the movement of the plate of a similar module scanning installed in the recording unit containing the photodetector array. The light from the object returns in the opposite direction to the beam splitting cube, is deflected by the cube and enters the photodetector recording matrix through a light filter, a scanning module based on refracting plane-parallel plates and focusing optics.

Помимо указанных отличительных особенностей изготовление предлагаемых устройств проще в сравнении с выявленными аналогами и прототипом за счет примененной системы сканирования. Использование системы сканирования на основе прозрачных в широком спектральном диапазоне плоскопараллельных пластин с относительно малой дисперсией упрощает построение микроскопов для лазерных источников, работающих в широком спектральном диапазоне, особенно при работе с несколькими лазерными источниками с разными длинами волн одновременно, и при этом латеральное разрешение и точность предлагаемых вариантов микроскопа выше по сравнению с многоканальными конфокальными микроскопами на основе систем сканирования с акустооптическими модуляторами или линзорастровыми сканирующими системами (Petran Metal 1985 The tandem scanning reflected light microscope Part 1: the principle, and its design Proc. RMS 20 125-9). Существенным преимуществом представленных схем микроскопов является их высокая световая энергетическая эффективность (свыше 90%), которую легко получить за счет использования неподвижных конфокальных диафрагм и высокоэффективного мультиплексора лазерных лучей на основе ДОЭ (более 90 % эффективности), по сравнению с линзорастровыми сканирующими системами (около 40 %), где диафрагмы, формирующие матрицу сканирующих лучей, и конфокальные диафрагмы могут быть подвижными.In addition to these distinctive features, the manufacture of the proposed devices is easier in comparison with the identified analogues and prototype due to the applied scanning system. The use of a scanning system based on plane-parallel plates with a relatively small dispersion that are transparent in a wide spectral range simplifies the construction of microscopes for laser sources operating in a wide spectral range, especially when working with several laser sources with different wavelengths at the same time, while the lateral resolution and accuracy of the proposed microscope options are higher compared to multichannel confocal microscopes based on scanning systems with acousto-optic with modulators or lens-scanning systems (Petran Metal 1985 The tandem scanning reflected light microscope Part 1: the principle, and its design Proc. RMS 20 125-9). A significant advantage of the presented microscope designs is their high light energy efficiency (over 90%), which is easy to obtain due to the use of fixed confocal diaphragms and a highly efficient DOE-based laser beam multiplexer (more than 90% efficiency), compared with lens-scan systems (about 40 %), where the diaphragms that form the matrix of scanning beams and confocal diaphragms can be movable.

Многоканальное освещение объекта в предлагаемых вариантах микроскопа обеспечивается разделением коллимированного лазерного излучения на квадратную матрицу световых лучей с помощью дифракционного оптического элемента (ДОЭ). Достоинством специально разработанного дифракционного оптического элемента является то, что он может формировать как большое количество лучей (например, 100×100 и выше), так и энергетическую эффективность свыше 90% с гауссовской аподизацией каждого луча (в случае многоуровневых, голографических ДОЭ), что имеет большую лучевую эффективность. Принцип работы ДОЭ основан на эффекте дифракции падающего светового луча и формировании в дальней зоне (Фраунгофера) заданного распределения интенсивности. Это происходит за счет создания на поверхности ДОЭ определенного фазового рельефа. Данный рельеф предварительно рассчитывается численными методами и формируется на поверхности кварцевой подложки с использованием методов фотолитографии. ДОЭ может иметь свойства нескольких оптических элементов, например, помимо пространственного мультиплексора (умножителя) лучей с заданной интенсивностью может включать еще и линзу, с помощью которой лучи из матрицы могут фокусироваться на заданном расстоянии в одной плоскости. Более подробную информацию о смысловом содержании используемого дифракционно-оптического элемента и методах его расчета можно прочитать в кн.: «Методы компьютерной оптики»./Под ред. В.А. Сойфера: Учеб. для вузов. - 2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 688 с. - ISBN 5-9221-0434-9, например п. 5.4. Фокусаторы в двумерную область. Метод согласованных прямоугольников. Также можно ознакомиться с аналогичными коммерческими продуктами, например, фирмы Holoeye (http://holoeye.com/diffractive-optics/standard-doe-plasticsA, и конкретно изделие «Dot Matrix» соответствует ДОЭ в данной заявке.The multi-channel illumination of the object in the proposed microscope variants is provided by dividing the collimated laser radiation into a square matrix of light rays using a diffractive optical element (DOE). The advantage of a specially developed diffractive optical element is that it can generate both a large number of rays (for example, 100 × 100 and higher), and an energy efficiency of more than 90% with a Gaussian apodization of each beam (in the case of multi-level, holographic DOEs), which has greater radiation efficiency. The principle of operation of the DOE is based on the diffraction effect of the incident light beam and the formation of a predetermined intensity distribution in the far zone (Fraunhofer). This is due to the creation of a certain phase relief on the DOE surface. This relief is preliminarily calculated by numerical methods and is formed on the surface of a quartz substrate using photolithography methods. DOE can have the properties of several optical elements, for example, in addition to a spatial multiplexer (multiplier) of rays with a given intensity, it can also include a lens with which the rays from the matrix can be focused at a given distance in one plane. More detailed information on the semantic content of the used diffraction-optical element and methods for its calculation can be found in the book: “Methods of computer optics.” / Ed. V.A. Soifer: Textbook. for universities. - 2nd ed., Rev. - M .: FIZMATLIT, 2003 .-- 688 p. - ISBN 5-9221-0434-9, e.g. clause 5.4. Focusers in the two-dimensional region. Matched Rectangles Method. You can also see similar commercial products, for example, the company Holoeye (http://holoeye.com/diffractive-optics/standard-doe-plasticsA, and specifically the product "Dot Matrix" corresponds to the DOE in this application.

В предлагаемых вариантах многоканального конфокального микроскопа (МКМ) сканирование матрицы лучей по исследуемому объекту осуществляется с помощью дефлектора (сканера), выполненного на основе поворотной плоскопараллельной прозрачной пластины в тандеме с формирующей (тубусной) линзой. Пластина установлена на оси ротора электродвигателя (гальваносканера), может поворачиваться в малых углах (примерно 0.1 рад) и позволяет работать на частотах до нескольких кГц. При этом одна пластина используется для развертки сканирования только по одной координате. Для развертки по ортогональной координате используется второй аналогичный дефлектор. Оси вращения пластин - ортогональны.In the proposed variants of a multichannel confocal microscope (MKM), the beam matrix is scanned by the object under study using a deflector (scanner) made on the basis of a rotary plane-parallel transparent plate in tandem with a forming (tube) lens. The plate is mounted on the axis of the rotor of the electric motor (galvanoscanner), can rotate at small angles (about 0.1 rad) and allows you to work at frequencies up to several kHz. In this case, one plate is used for scanning scanning along only one coordinate. For scanning along the orthogonal coordinate, a second similar deflector is used. The axis of rotation of the plates is orthogonal.

В прототипе в качестве матрицы детекторов представлен массив 32×32 элементов, при этом каждому элементу матрицы диафрагм соответствует элемент указанного массива. Последовательное сканирование матрицы сфокусированных лучей по зоне объекта ограничено расстоянием между сфокусированными пятнами. Для построения изображения необходимо сделать N×N кадров, где N - количество последовательных перемещений между соседними пятнами в матрице лучей. При этом изображения пятен фиксируются на одних и тех же элементах регистрирующей матрицы детекторов. Из набора полученных последовательных изображений синтезируется изображение объекта. Такой режим построения изображения называется последовательным режимом. В отличие от прототипа, предлагаемые МКМ позволяют работать как в последовательном, так и в параллельном варианте построения изображения. В случае параллельного режима построения изображения в регистрирующем блоке используется дополнительная развертка по одной или по двум координатам на основе плоскопараллельных пластинок. При этом происходит перемещение изображения пятен по чувствительным элементам регистрирующей матрицы, и полное конфокальное изображение объекта может быть сформировано за время одного кадра (при двухкоординатной развертке) или за N последовательных кадров (при однокоординатной развертке).In the prototype, an array of 32 × 32 elements is presented as a matrix of detectors, with each element of the diaphragm matrix corresponding to an element of the specified array. Sequential scanning of the matrix of focused rays over the area of the object is limited by the distance between the focused spots. To construct an image, it is necessary to make N × N frames, where N is the number of consecutive movements between adjacent spots in the ray matrix. In this case, the images of spots are fixed on the same elements of the recording matrix of detectors. An object image is synthesized from a set of obtained sequential images. This imaging mode is called sequential mode. In contrast to the prototype, the proposed MKM allow you to work in both serial and parallel versions of the image. In the case of a parallel mode of imaging in the recording unit, an additional scan is used in one or two coordinates based on plane-parallel plates. In this case, the image of the spots is moved along the sensitive elements of the recording matrix, and a complete confocal image of the object can be formed during one frame (in two-coordinate scanning) or in N consecutive frames (in one-coordinate scanning).

Предлагаемые варианты многоканального конфокального микроскопа иллюстрируются графическим материалом, где изображено:The proposed options for a multichannel confocal microscope are illustrated with graphic material, which shows:

Фиг. 1 - структурная схема варианта МКМ для сканирования отражающих объектов.FIG. 1 is a block diagram of an MKM variant for scanning reflective objects.

Фиг. 2 - структурная схема варианта МКМ для детектирования сигнала от флюоресцирующих объектов.FIG. 2 is a structural diagram of an MKM variant for detecting a signal from fluorescent objects.

Фиг. 3 - Оптическая схема осветительного блока многоканального конфокального микроскопа: 3 - дифракционный оптический элемент (ДОЭ), 4 - матрица конфокальных диафрагм, 24 - преломляющая плоскопараллельная пластина, 7 - тубусная линза, 8 - микроскопный объектив, 9 - объектная плоскость.FIG. 3 - Optical design of the lighting unit of a multichannel confocal microscope: 3 - diffractive optical element (DOE), 4 - matrix of confocal diaphragms, 24 - refractive plane-parallel plate, 7 - tube lens, 8 - microscopic lens, 9 - object plane.

Фиг. 4 - Оптическая схема осветительного блока с наклоненной преломляющей плоскопараллельной пластиной (три луча): 3 - ДОЭ, 4 - матрица конфокальных диафрагм, 24 - преломляющая плоскопараллельная пластина, 25 - преломляющая плоскопараллельная пластина под углом, 7 - тубусная линза, 8 - микроскопный объектив, 9 - объектная плоскость.FIG. 4 - Optical design of the lighting unit with an inclined refracting plane-parallel plate (three beams): 3 - DOE, 4 - matrix of confocal diaphragms, 24 - refractive plane-parallel plate, 25 - refractive plane-parallel plate at an angle, 7 - tube lens, 8 - microscopic lens, 9 - object plane.

Фиг. 5 - Сканирование объекта с помощью преломляющей плоскопараллельной пластины (три луча): 24 - преломляющая плоскопараллельная пластина, 25 - преломляющая плоскопараллельная пластина под углом, 7 - тубусная линза.FIG. 5 - Scanning of an object using a refractive plane-parallel plate (three rays): 24 - refractive plane-parallel plate, 25 - refractive plane-parallel plate at an angle, 7 - tube lens.

Фиг. 6 - Ход лучей в объектной области: 8 - микроскопный объектив, 9 - объектная плоскость.FIG. 6 - The course of the rays in the object area: 8 - a microscopic lens, 9 - the object plane.

Фиг. 7 - Фотоснимок экспериментального макета МКМ (номера элементов соответствуют обозначениям на структурной схеме варианта МКМ (Фиг. 2).FIG. 7 - Photograph of the experimental layout of MKM (element numbers correspond to the symbols on the structural diagram of the MKM variant (Fig. 2).

Многоканальный конфокальный микроскоп, показанный на схеме Фиг. 1, состоит из трех блоков 16, 17, 18 (блоки выделены пунктирными линиями). Осветительный блок 16 содержит: лазер 1; расширитель луча 2; ДОЭ 3; матрицу конфокальных диафрагм (МКД) 4; светоделительный кубик 5; сканерный модуль 19, состоящий из преломляющих плоскопараллельных пластин 6; формирующей оптики (тубусной линзы) 7; фокусирующий объектив 8; исследуемый объект 9. Регистрирующий блок 17 содержит: МКД 4, сканерный модуль 23, состоящий из преломляющих плоскопараллельных пластин 10 формирующей оптики 11; объектив матрицы фотодетекторов 12; регистрирующую матрицу фотодетекторов 13.The multi-channel confocal microscope shown in the diagram of FIG. 1, consists of three blocks 16, 17, 18 (blocks are indicated by dashed lines). The lighting unit 16 comprises: a laser 1; beam expander 2; DOE 3; matrix of confocal diaphragms (MKD) 4; beam splitting cube 5; a scanner module 19, consisting of refracting plane-parallel plates 6; forming optics (tube lens) 7; focusing lens 8; studied object 9. The recording unit 17 contains: MKD 4, a scanner module 23, consisting of refractive plane-parallel plates 10 of the forming optics 11; a photodetector array lens 12; a recording matrix of photodetectors 13.

В варианте, показанном на схеме Фиг. 2, присутствует три блока 18, 20, 21 (блоки выделены пунктирными линиями). Осветительный блок 20 содержит: лазер 1; расширитель луча 2; ДОЭ 3; светоделительный кубик 5; матрицу конфокальных диафрагм 4; сканерный модуль 19, содержащий поворотные плоскопараллельные пластины 6, формирующую оптику (тубусную линзу) 7; фокусирующий объектив 8; исследуемый объект 9. Регистрирующий блок 21 содержит: светофильтр 22; сканерный модуль 23, содержащий преломляющие плоскопараллельные пластины 10, формирующую оптику (тубусную линзу) 11; объектив матрицы фотодетекторов 12; регистрирующая матрица фотодетекторов 13.In the embodiment shown in the diagram of FIG. 2, there are three blocks 18, 20, 21 (blocks are indicated by dashed lines). The lighting unit 20 comprises: a laser 1; beam expander 2; DOE 3; beam splitting cube 5; matrix of confocal apertures 4; a scanner module 19, comprising rotary plane-parallel plates 6, forming optics (tube lens) 7; focusing lens 8; the studied object 9. The recording unit 21 contains: a filter 22; a scanner module 23 comprising refractive plane-parallel plates 10 forming an optics (tube lens) 11; a photodetector array lens 12; a recording matrix of photodetectors 13.

Нормировочный блок 18 состоит из объектива 14 и матрицы фотодетекторов 15.The normalization unit 18 consists of a lens 14 and an array of photodetectors 15.

В многоканальной схеме каждому лучу из матрицы лучей достаточно осветить только часть поверхности объекта, и он может сканироваться только в пределах своей области (размер этой области определяется расстоянием между лучами в объектной плоскости). Таким образом, время сканирования уменьшается в N×M раз, где N - количество лучей по одной координате матрицы, а М - количество лучей по другой координате матрицы.In a multi-channel scheme, it is enough for each ray from the matrix of rays to illuminate only a part of the surface of the object, and it can be scanned only within its area (the size of this area is determined by the distance between the rays in the object plane). Thus, the scanning time is reduced by N × M times, where N is the number of rays along one coordinate of the matrix, and M is the number of rays along another coordinate of the matrix.

Оптическая схема сканерного модуля представляет собой две преломляющих плоскопараллельных пластины с просветленными гранями, установленных на ортогонально расположенных относительно друг друга осях роторов электродвигателей или гальвано-сканеров и формирующей оптики. Использование в этом модуле преломляющих плоскопараллельных пластинок и формирующей оптики позволяет применять лазеры на нескольких длинах волн без значимых хроматических аберраций и обеспечивает повышенное латеральное разрешение.The optical scheme of the scanner module is two refracting plane-parallel plates with enlightened faces mounted on the axes of the rotors of electric motors or galvanic scanners or forming optics orthogonally located relative to each other. The use of refractive plane-parallel plates and forming optics in this module allows the use of lasers at several wavelengths without significant chromatic aberrations and provides increased lateral resolution.

Поясним работу МКМ, выполненного по первому варианту (Фиг. 1).Let us explain the work of MKM, performed according to the first embodiment (Fig. 1).

Источником света 1 является амплитудно модулируемый лазер. Для согласования с ДОЭ 3 лазерный луч проходит через расширитель 2 (коллиматорная линза). В ДОЭ 3 излучение разделяется на массив (матрицу) независимых лучей размером N*M (N, М=25-100), которые затем проходят с целью пространственной фильтрации паразитных дифракционных порядков через отверстия матрицы конфокальных диафрагм 4 такой же размерности N×M и попадают на светоделительный кубик 5. Кубик служит для ответвления лазерного освещающего света в нормировочный блок 18, а сигнального света, отраженного от объекта, - в регистрирующий блок 17. Грани кубика просветлены для прохождения лазерного излучения. Световые лучи, проходящие через светоделительную грань кубика 5 без изменения направления распространения, поступают в модуль сканирования 19, содержащий преломляющие плоскопараллельные пластины 6 и формирующую оптику 7. Сканерный модуль последовательно отклоняет матрицу коллимированных лучей в соответствии с заданной программой. Далее матрица лучей фокусируется объективом 8 на исследуемом объекте 9 (в качестве формирующей оптики 7 и объектива 8 могут быть применены тубусная линза и объективы серийных микроскопов). Линза 7 и объектив 8 согласовываются по минимальной величине аберраций. Отраженный от объекта световой поток, в котором присутствует информация об объекте, возвращается через элементы 8, 7, 6 и отклоняется светоделителем 5 в регистрирующий блок 17, в котором последовательно расположены: вторая матрица конфокальных диафрагм 4, сканерный модуль 23 на основе преломляющих плоскопараллельных пластин 10 и формирующей оптики 11, синхронизированный со сканерным модулем 19 осветительного блока. Затем с помощью объектива 12 световой поток фокусируется на регистрирующей матрице фотодетекторов 13. Функция матрицы конфокальных диафрагм 4 в регистрирующем блоке заключается в пространственном ограничении прохождения света таким образом, чтобы через нее проходил в основном только тот поток света, который исходит из областей объекта, находящихся в фокальной области фокусировки каждого осветительного луча (конфокальная схема). Это приводит к повышению контраста изображения. Для построения изображения производится сканирование с помощью последовательного углового перемещения сканерными преломляющими плоскопараллельными пластинами 6 сканерного блока 19 матрицы сфокусированных лучей по зоне объекта, ограниченной расстоянием между сфокусированными пятнами. Для построения изображения в последовательном режиме необходимо сделать N×M кадров, где N, М - количество последовательных перемещений между соседними пятнами в матрице лучей. При этом изображения пятен фиксируются на одних и тех же элементах регистрирующей матрицы фотодетекторов. Из набора полученных последовательных изображений синтезируется изображение объекта. В случае параллельного режима построения, в регистрирующем блоке используется развертка по одной или по двум координатам на основе преломляющих плоскопараллельных пластин 10 сканерного блока 23. При этом происходит перемещение изображения пятен по чувствительным элементам регистрирующей матрицы фотодетекторов, и полное конфокальное изображение объекта может быть сформировано за время одного кадра (при двухкоординатной развертке) или за N(M) последовательных кадров (при однокоординатной развертке).Light source 1 is an amplitude modulated laser. To align with DOE 3, the laser beam passes through the expander 2 (collimator lens). In DOE 3, the radiation is divided into an array (matrix) of independent rays of size N * M (N, M = 25-100), which then pass with the aim of spatial filtering of spurious diffraction orders through the holes of the matrix of confocal diaphragms 4 of the same dimension N × M and fall to the beam splitting cube 5. The cube is used to branch the laser illuminating light into the normalizing unit 18, and the signal light reflected from the object into the recording unit 17. The faces of the cube are illuminated for the passage of laser radiation. Light rays passing through the beam-splitting face of the cube 5 without changing the propagation direction enter the scanning module 19, which contains refractive plane-parallel plates 6 and forming optics 7. The scanner module sequentially rejects the matrix of collimated rays in accordance with a given program. Next, the beam matrix is focused by the lens 8 on the studied object 9 (a tube lens and serial microscope lenses can be used as forming optics 7 and lens 8). Lens 7 and lens 8 are matched by the minimum amount of aberration. The luminous flux reflected from the object, in which information about the object is present, is returned through the elements 8, 7, 6 and rejected by the beam splitter 5 into the recording unit 17, in which the second array of confocal diaphragms 4, the scanner module 23 based on refractive plane-parallel plates 10 are sequentially arranged and forming optics 11, synchronized with the scanner module 19 of the lighting unit. Then, with the help of the lens 12, the light flux is focused on the recording matrix of photodetectors 13. The function of the matrix of confocal diaphragms 4 in the recording unit is to spatially restrict the passage of light so that basically only the light flux that comes from the areas of the object located in focal focus area of each light beam (confocal scheme). This leads to an increase in image contrast. To construct the image, scanning is performed using sequential angular movement by the scanner refractive plane-parallel plates 6 of the scanner unit 19 of the matrix of focused rays over the area of the object, limited by the distance between the focused spots. To construct an image in sequential mode, it is necessary to make N × M frames, where N, M is the number of consecutive movements between adjacent spots in the ray matrix. In this case, the images of spots are fixed on the same elements of the recording matrix of photodetectors. An object image is synthesized from a set of obtained sequential images. In the case of a parallel mode of construction, the recording unit uses a scan in one or two coordinates based on the refracting plane-parallel plates 10 of the scanner unit 23. In this case, the image of spots is moved along the sensitive elements of the recording matrix of photodetectors, and a complete confocal image of the object can be formed in time one frame (for two-axis scan) or for N (M) consecutive frames (for single-axis scan).

Нормировочный блок 18 используется для непрерывной нормировки и калибровки освещающих лучей. Здесь фиксируются значения интенсивности света в каждом луче, вариации мощности лазера, особенности формы профиля каждого луча. Эта информация используется при построении синтезированного изображения.The normalization unit 18 is used for continuous normalization and calibration of illuminating rays. Here, the values of light intensity in each beam, variations in the laser power, and features of the shape of the profile of each beam are recorded. This information is used when constructing a synthesized image.

Во втором варианте многоканального конфокального микроскопа (Фиг. 2), в отличие от схемы на Фиг. 1, после ДОЭ 3, световой поток проходит через светоделительный кубик 5, фокусируется в плоскости матрицы диафрагм 4 и далее через сканерный модуль 19 фокусируется объективом 8 на объекте 9. Свет, отраженный от объекта 9, проходит последовательно через элементы 8, сканерный модуль 19, состоящий из элементов 7 и 6, матрицу конфокальных диафрагм 4 до светоделительного кубика 5. Светоделительный кубик 5 направляет лучи через светофильтр 22. Излучение через сканерный модуль 23 и объектив 12 попадает на регистрирующую матрицу фотодетекторов 13. Для сигнальных лучей матрица конфокальных диафрагм 4 создает конфокальную схему (повышение контрастности изображения), как и для лазерных лучей осветительного блока 20 (от лазера 1 до объекта 9).In the second embodiment of a multi-channel confocal microscope (FIG. 2), in contrast to the circuit in FIG. 1, after DOE 3, the light flux passes through a beam splitting cube 5, is focused in the plane of the aperture matrix 4, and then through the scanner module 19 it is focused by the lens 8 on the object 9. The light reflected from the object 9 passes sequentially through the elements 8, the scanner module 19, consisting of elements 7 and 6, the matrix of confocal diaphragms 4 to the beam splitter cube 5. The beam splitter cube 5 directs the rays through the filter 22. Radiation through the scanner module 23 and the lens 12 hits the recording matrix of photodetectors 13. For signaling x rays, the matrix of confocal apertures 4 creates a confocal pattern (increasing the contrast of the image), as for the laser beams of the lighting unit 20 (from laser 1 to object 9).

Поясним принципы работы модуля сканирования на основе преломляющих плоскопараллельных пластин. В отличие от стандартных схем отклонения лучей с помощью зеркальных угловых сканеров, пьезокерамических угловых подвижек, сканирующих столиков и акустооптических дефлекторов, в предлагаемых устройствах используется прозрачная плоскопараллельная пластина, при повороте смещающая матрицу лучей. Формирующая линза преобразует смещение лучей в их угловое отклонение. Рассмотрим прохождение лучей через основные элементы осветительного блока 16 (Фиг. 3). Здесь показана только часть осветительного блока схемы, начиная с ДОЭ 3, без светоделительного кубика 5. Три луча, границы каждого изображены двумя параксиальными лучами, фокусируются в отверстия матрицы диафрагм 4, а затем распространяются в виде конических расходящихся лучей через плоскопараллельную пластинку 24 и формирующую оптику (тубусную линзу) 7, через объектив 8 к объекту 9. В данном случае пластинка 24 располагается перпендикулярно оптической оси системы.Let us explain the principles of operation of a scanning module based on refracting plane-parallel plates. In contrast to standard schemes for deflecting beams using mirror angular scanners, piezoceramic angular motions, scanning tables and acousto-optical deflectors, the proposed devices use a transparent plane-parallel plate, which rotates the beam matrix when rotated. The forming lens converts the displacement of the rays into their angular deviation. Consider the passage of rays through the main elements of the lighting unit 16 (Fig. 3). Here, only a part of the illumination block of the circuit is shown, starting with DOE 3, without a beam splitting cube 5. Three beams, the boundaries of each are depicted by two paraxial beams, are focused into the holes of the diaphragm matrix 4, and then propagate in the form of conical diverging beams through a plane-parallel plate 24 and forming optics (tube lens) 7, through the lens 8 to the object 9. In this case, the plate 24 is perpendicular to the optical axis of the system.

Если пластинку наклонить под углом, это приводит к смещению преломленных лучей в поперечном направлении и к соответствующему смещению лучей в области объекта (Фиг. 4). Из чертежа видно, что смещенные лучи от подложки в положении 25, показанные штриховыми линиями, распространяются под теми же углами, параллельно лучам от пластинки в положении 24, однако за счет поперечного смещения и отклонения тубусной линзой 7 фокусируются на объекте в других позициях. Если величина латерального смещения после пластинки Δx₁ (Фиг. 5), то в параксиальном приближении это приводит к смещению сфокусированного пятна в области объекта на Δх₀ (Фиг. 6):If the plate is tilted at an angle, this leads to a shift of the refracted rays in the transverse direction and to a corresponding shift of the rays in the region of the object (Fig. 4). It can be seen from the drawing that the displaced beams from the substrate at position 25, shown by dashed lines, propagate at the same angles parallel to the beams from the plate at position 24, but due to lateral displacement and deflection by the tube lens 7, they are focused on the object in other positions. If the lateral displacement after the plate is Δx ₁ (Fig. 5), then in the paraxial approximation this leads to a shift of the focused spot in the region of the object by Δx ₀ (Fig. 6):

где М - латеральное увеличение оптической системы тубусная линза - объектив. Смещение сфокусированного пятна луча в плоскости объекта позволяет осуществлять сканирование.where M is the lateral increase in the optical system of the tube lens - the lens. The offset of the focused beam spot in the plane of the object allows you to scan.

Экспериментальный образец многоканального конфокального микроскопа (первый вариант) создан в Институте автоматики и электрометрии СО РАН. На Фиг. 7 приведен фотоснимок макета МКМ без нормировочного канала. An experimental sample of a multichannel confocal microscope (first option) was created at the Institute of Automation and Electrometry SB RAS. In FIG. Figure 7 shows a photograph of the MKM model without a normalizing channel.

Оптические характеристики экспериментального образца:Optical characteristics of the experimental sample:

- Диаметр луча по уровню е^-2 профиля интенсивности от максимального значения в плоскости ДОЭ - 5.5 мм.- The diameter of the beam at the level e ^{-2 of} the intensity profile of the maximum value in the DOE plane is 5.5 mm.

- Количество лазерных лучей после ДОЭ - 25×25.- The number of laser beams after DOE - 25 × 25.

- Расстояние фокусировки ДОЭ - 150 мм.- Focusing distance DOE - 150 mm.

- Диаметр отверстий - 100 мкм.- The diameter of the holes is 100 microns.

- Расстояние между отверстиями в матрице диафрагм - 300 мкм.- The distance between the holes in the diaphragm matrix is 300 microns.

- Полный размер матрицы диафрагм - 7.2×7.2 мм- The full size of the aperture matrix is 7.2 × 7.2 mm

- Фокусное расстояние тубусной линзы - 180 мм.- The focal length of the tube lens is 180 mm.

- Апертура тубусной линзы - 25 мм.- Aperture of the tube lens - 25 mm.

- Фокусное расстояние объектива - 3 мм.- The focal length of the lens is 3 mm.

- Апертура объектива - 5.5 мм.- Aperture of the lens - 5.5 mm.

- Коэффициент поперечного (латерального) увеличения системы - M=f_t/f_ob=60.- The coefficient of the transverse (lateral) increase in the system is M = f _t / f _ob = 60.

- Размер матрицы лучей на объекте (расстояние между центрами крайних точек по одной из поперечных осей) - 120 мкм.- The size of the matrix of rays on the object (the distance between the centers of the extreme points along one of the transverse axes) is 120 microns.

- Расстояние между соседними пятнами лучей в плоскости объекта - 5 мкм.- The distance between adjacent spots of rays in the plane of the object is 5 microns.

Эксперименты подтвердили работоспособность предлагаемых вариантов новых многоканальных конфокальных микроскопов, отличающихся от известных авторам устройств подобного назначения.The experiments confirmed the efficiency of the proposed options for new multichannel confocal microscopes, which differ from devices of similar purpose known to the authors.

Claims

1. Многоканальный конфокальный микроскоп, в осветительном блоке которого коллимированный свет лазерного источника расщепляется в квадратную матрицу лучей, направляемых через последовательно расположенные вдоль оптической оси квадратную матрицу конфокальных диафрагм, светоделительный кубик, и при последовательном отклонении или сканировании модулем сканирования матрицы лучей по двум ортогональным координатам попадают через фокусирующую оптику на исследуемый объект, отраженные от объекта лучи возвращаются в обратном направлении до светоделительного кубика, отклоняются кубиком в регистрирующий блок, содержащий матрицу фотодетекторов, а настройка лучей по интенсивности выполняется в нормировочном блоке, отличающийся тем, что в осветительном блоке упомянутая матрица световых лучей первоначально формируется из лазерного луча дифракционным оптическим элементом, одновременно выполняющим предварительную фокусировку световых лучей в плоскость матрицы диафрагм, и далее отклонение или сканирование матрицы лучей по двум координатам исследуемого объекта осуществляется модулем сканирования на основе двух преломляющих плоскопараллельных пластин, установленных на ортогонально ориентированных относительно друг друга осях роторов электродвигателей или гальваносканеров, и формирующей оптики, причем движение пластины по каждой координате синхронизировано с движением пластины аналогичного модуля сканирования, установленного в регистрирующем блоке, содержащем матрицу фотодетекторов, а отраженный от исследуемого объекта оптический сигнал возвращается в обратном направлении до светоделительного кубика, отклоняется кубиком и попадает на регистрирующую матрицу фотодетекторов через дополнительную матрицу конфокальных диафрагм, модуль сканирования на основе преломляющих плоскопараллельных пластин и фокусирующую оптику.1. A multi-channel confocal microscope, in the illumination unit of which the collimated light of a laser source is split into a square matrix of rays directed through a square matrix of confocal diaphragms, a beam-splitting cube sequentially located along the optical axis, and when the scanning module sequentially deviates or scans the beam matrix along two orthogonal coordinates, through the focusing optics to the object under study, the rays reflected from the object return in the opposite direction d about the beam-splitting cube, they are deflected by the cube into the recording unit containing the photodetector array, and the intensity adjustment of the beams is performed in the normalization unit, characterized in that in the lighting unit the said light ray matrix is initially formed from the laser beam by a diffractive optical element that simultaneously performs preliminary focusing of the light rays to the plane of the diaphragm matrix, and then the deviation or scanning of the matrix of rays along the two coordinates of the investigated object scanning module based on two refracting plane-parallel plates mounted on the axes of the rotors of electric motors or galvanoscanners orthogonally oriented relative to each other, and forming optics, and the movement of the plate along each coordinate is synchronized with the movement of the plate of a similar scanning module installed in a recording unit containing a photodetector array, and the optical signal reflected from the object under investigation returns in the opposite direction to the beam splitter ubica, is deflected by a cube and enters the recording matrix of photodetectors through an additional matrix of confocal diaphragms, a scanning module based on refracting plane-parallel plates and focusing optics.

2. Многоканальный конфокальный микроскоп, в осветительном блоке которого коллимированный свет лазерного источника расщепляется в квадратную матрицу лучей, направляемых через последовательно расположенные вдоль оптической оси светоделительный кубик, квадратную матрицу конфокальных диафрагм, и при последовательном отклонении или сканировании модулем сканирования матрицы лучей по двум ортогональным координатам, попадающих через фокусирующую оптику на исследуемый объект, отраженные от объекта лучи возвращаются в обратном направлении до светоделительного кубика, отклоняются кубиком и попадают в регистрирующий блок, содержащий матрицу фотодетекторов, а настройка лучей по интенсивности выполняется в нормировочном блоке, отличающийся тем, что в осветительном блоке упомянутая матрица световых лучей первоначально формируется из лазерного луча дифракционным оптическим элементом, одновременно выполняющим предварительную фокусировку световых лучей через светоделительный кубик в плоскость матрицы диафрагм, и далее отклонение или сканирование матрицы лучей по двум координатам исследуемого объекта осуществляется модулем сканирования на основе двух преломляющих плоскопараллельных пластин, установленных на ортогонально ориентированных относительно друг друга осях роторов электродвигателей или гальваносканеров, и формирующей оптики, причем движение пластины по каждой координате синхронизировано с движением пластины аналогичного модуля сканирования, установленного в регистрирующем блоке, содержащем матрицу фотодетекторов, а свет от объекта возвращается в обратном направлении до светоделительного кубика, отклоняется кубиком и попадает на регистрирующую матрицу фотодетекторов через светофильтр, модуль сканирования на основе преломляющих плоскопараллельных пластин и фокусирующую оптику. 2. A multi-channel confocal microscope, in the illumination unit of which the collimated light of a laser source is split into a square matrix of rays directed through a beam splitting cube sequentially located along the optical axis, a square matrix of confocal diaphragms, and when the scanning module sequentially deviates or scans the beam matrix along two orthogonal coordinates, incident through the focusing optics on the object under study, the rays reflected from the object are returned in the opposite direction and before the beam splitting cube, they are deflected by the cube and fall into the recording unit containing the photodetector array, and the intensity adjustment of the beams is performed in the normalization unit, characterized in that in the lighting unit the said light ray matrix is initially formed from the laser beam by a diffractive optical element that simultaneously performs preliminary focusing the light rays through a beam-splitting cube into the plane of the diaphragm matrix, and then the deviation or scanning of the matrix of rays in two the ordinates of the studied object is carried out by the scanning module based on two refracting plane-parallel plates mounted on the axes of the rotors of electric motors or galvanoscanners orthogonally oriented relative to each other, and forming optics, and the movement of the plate along each coordinate is synchronized with the movement of the plate of a similar scanning module installed in a recording unit containing matrix of photodetectors, and the light from the object returns in the opposite direction to the beam splitter of the second cube, it is deflected by the cube and enters the recording matrix of photodetectors through a light filter, a scanning module based on refracting plane-parallel plates and focusing optics.