紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块的制作方法

1.本实用新型涉及显微镜的技术领域，具体涉及一种紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块。


背景技术：

2.近三十年来，超分辨显微技术的涌现和发展，让光学显微成像方法突破衍射极限迎来新契机。结构光照明显微技术(sim)己趋于成熟并成功商业化，与其它超分辨成像技术相比，sim具有一些突出的优势：它对荧光分子和标记方式没有过多的苛刻要求；它与普通光学显微镜有着天然的兼容性；重构超分辨图像所需的原始图像数量少，成像速度快；所需照明光强对生物样品友好，对样品及其生存环境损伤较少。
3.结构光照明超分辨显微镜的本质是通过将具有特定空间结构的条纹照明光投影在样品上，通过移动和旋转照明图案使其覆盖样本的各个区域，再用相机接收所产生的荧光信号，并将拍摄的多幅图像用算法和软件进行组合和重建，得到该样品的超分辨率图像。因此，用于产生sim系统照明干涉条纹的照明光路模块，是sim系统的最核心的单元。
4.目前主流的结构光照明超分辨成像系统的照明模块，是先在光栅、液晶空间光调制器和微镜阵列上产生周期条纹结构，然后用一束平行光照射条纹结构并发生衍射，再利用4f成像系统收集衍射光束，并在频谱面用滤光小孔截取0级和
±
1级衍射光斑，最终在4f系统后焦面处产生条纹结构照明光。目前常用的照明光路存在以下缺点：激光进入光路后，常采用准直镜加扩束镜的方式对激光进行准直扩束，光路复杂且距离较长，导致整个照明模块体积庞大。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决缩小照明模块体积的技术问题，从而提供一种紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块。
6.一种紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，包括
7.在xy平面内呈l型依次分布的光纤接口、离轴抛物面透镜、分光棱镜、半波片、空间光调制单元；
8.还包括在xz平面内呈l型依次分布的傅里叶透镜、反射镜、偏振调制单元；
9.所述xy平面与所述xz平面为同一坐标系内的两个垂直平面；
10.所述光纤接口适于导入激光；
11.所述离轴抛物面透镜，适于将从其焦点位置入射的激光反射形成平行光；
12.所述半波片，适于偏转来自所述离轴抛物面透镜的光，以及偏转来自所述空间光调制单元的光；
13.所述空间光调制单元，适于反射来自所述半波片的光；
14.所述分光棱镜，适于将所述空间光调制单元的反射光分成s偏振光和p偏振光；
15.所述傅里叶透镜，适于通过所述p偏振光并形成衍射光斑；
16.所述反射镜，适于反射所述衍射光斑；
17.所述偏振调制单元，适于对所述反射镜反射的衍射光斑进行偏振调制，用以聚焦于显微镜体的后焦面。
18.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，还包括第二反射镜和显微镜接口单元，所述第二反射镜用于反射所述偏振调制单元偏振调制后的衍射光斑并通过所述显微镜接口单元传输后聚焦于显微镜体的后焦面。
19.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述偏振调制单元、第二反射镜、显微镜接口单元于所述xz平面内也呈l型分布。
20.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述显微镜接口单元设于所述傅里叶透镜正上方。
21.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，还包括用于容纳所述光纤接口、离轴抛物面透镜、分光棱镜、半波片、空间光调制单元的第一箱体，以及用于容纳傅里叶透镜、反射镜、偏振调制单元的第二箱体。
22.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述分光棱镜与所述傅里叶透镜之间设置连通口，适于连通所述第一箱体与所述第二箱体。
23.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述光纤接口设于所述第一箱体的壁上。
24.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述显微镜接口单元设于所述第二箱体的壁上。
25.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述第一箱体长度方向的一端与所述第二箱体的侧面齐平，沿所述第一箱体长度方向的所述第二箱体另一侧面上适于安装显微镜体。
26.优选地，上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，所述第一箱体的底面与所述第二箱体的底面齐平，所述第二箱体高于所述第一箱体。。
27.本实用新型技术方案，具有如下优点：
28.1.本实用新型提供的紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，通过双l型结构设计，即光纤接口、离轴抛物面透镜、分光棱镜、半波片、空间光调制单元呈一条l型分布，傅里叶透镜、反射镜、偏振调制单元呈另一条l型分布，且两条l型结构分别在三维空间内的两个垂直的平面内，因此最大程度节省了空间，使结构更为紧凑。
29.2.本实用新型提供的紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，离轴抛物面透镜射出的光经过半波片的偏转后射到空间光调制单元上，空间光调制单元反射的光又经过半波片的偏转后射到分光棱镜上，光路折返使照明模块的体积得以大大减小。
附图说明
30.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。
31.图1为本实用新型的实施例中提供的紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块的立
体图；
32.图2为本实用新型的实施例中提供的紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块的平面图。
33.附图标记说明：
34.1、光纤接口；2、离轴抛物面透镜；3、分光棱镜；4、半波片；5、空间光调制单元；6、傅里叶透镜；7、反射镜；8、偏振调制单元；9、第二反射镜；10、显微镜接口单元；11、第一箱体；12、第二箱体；13、显微镜体。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.实施例
40.参照图1所示，本实用新型提供一种紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，包括第一箱体11和第二箱体12，两个箱体均呈立方体形状，第一箱体11的高度为第二箱体12高度的一半，第一箱体11的宽度为第二箱体12宽度的一半，第一箱体11的长度长于第二箱体12。
41.参照图1所示，第一箱体11长度方向的一端与第二箱体12的侧面齐平，沿第一箱体11长度方向的第二箱体12另一侧面上安装显微镜体13。第一箱体11的底面与第二箱体12的底面齐平，第二箱体12高于所述第一箱体11。
42.参照图1和图2所示，第一箱体11内呈l型依次设置光纤接口1、离轴抛物面透镜2、分光棱镜3、半波片4、空间光调制单元5，其中离轴抛物面透镜2位于l型结构的转折处。第二箱体12内设置傅里叶透镜6、反射镜7、偏振调制单元8、第二反射镜9、显微镜接口单元10，其中傅里叶透镜6、反射镜7、偏振调制单元8构成一条l型结构，反射镜7位于该l型结构的转折处；偏振调制单元8、第二反射镜9、显微镜接口单元10构成另一条l型结构，第二反射镜9位于该l型结构的转折处。
43.参照图1和图2所示，上述由光纤接口1、离轴抛物面透镜2、分光棱镜3、半波片4、空间光调制单元5构成的第一条l型结构位于xy平面内；上述由傅里叶透镜6、反射镜7、偏振调制单元8构成的第二条l型结构位于xz平面内；上述由偏振调制单元8、第二反射镜9、显微镜接口单元10构成的第三条l型结构也位于xz平面内。xy平面与xz平面为同一个三维坐标系内的两个垂直平面。
44.参照图1和图2所示，分光棱镜3与傅里叶透镜6之间设置连通口，连通口用于连通第一箱体11与第二箱体12。光纤接口1露于第一箱体11的壁上，以便接光纤导入激光至第一箱体11内；显微镜接口单元10固定于第二箱体12的内壁上，且位于傅里叶透镜6正上方，显微镜接口单元10的接口与显微镜体13之间通过光纤传输光线。
45.上述紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块的工作过程为：
46.光纤接口1导入激光，离轴抛物面透镜2将从其焦点位置入射的激光反射形成平行光，平行光经过半波片4的偏转后再依次经过空间光调制单元5的反射、半波片4的偏转后进入分光棱镜3，分光棱镜3将光分成s偏振光和p偏振光，p偏振光通过傅里叶透镜6形成衍射光斑，反射镜7反射衍射光斑至偏振调制单元8，偏振调制单元8对衍射光斑进行偏振调制，通过显微镜接口单元10传输后聚焦于显微镜体13的后焦面。
47.本实用新型提供的紧凑型结构光三维超分辨成像照明模块，通过双l型结构设计，即光纤接口1、离轴抛物面透镜2、分光棱镜3、半波片4、空间光调制单元5呈一条l型分布结构，傅里叶透镜6、反射镜7、偏振调制单元8呈另一条l型分布结构，且两条l型结构分别在三维空间内的两个垂直的平面内，因此最大程度节省了空间，使结构更为紧凑。离轴抛物面透镜2射出的光经过半波片4的偏转后射到空间光调制单元5上，空间光调制单元5反射的光又经过半波片4的偏转后射到分光棱镜3上，光路折返使第一箱体11的长度大为缩短，从而使照明模块的体积得以大为减小。
48.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。