一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，具体为一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统。

背景技术

近年来的科研领域中对于显微成像设备的需求在不断的进行技术突破和技术发展。这些设备需要满足不同样品的成像需求，具有更高分辨率、更深的深度成像，为了满足实验的多样性需求，需要设计一种一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统。

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统，解决了现有技术存在的问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统，包括主龙门架，所述主龙门架的顶部设有主机组件，所述主龙门架和主机组件之间设有XY平移组件，所述主机组件的头部设有双轴旋转物镜台，所述主机组件与双轴旋转物镜台之间设有Z轴平移组件，所述双轴旋转物镜台后方与信号收集组件相连，所述主龙门架下方布置有激光导入光路盒。

优选的，所述主龙门架包括龙门架支撑和第一安装盒体、第二安装盒体和第三安装盒体，且安装盒体内部设有平台反射镜。

优选的，所述主机组件包括主机外壳，所述主机外壳的内部设有主机光元件。

优选的，所述XY平移组件包括和主龙门架相互连接的安装平台，所述安装平台的上方设有电控X移动平台和电控Y移动平台，所述电控X移动平台的左侧设有光路布置盒体，且光路布置盒体的内部设有平台反射镜，第一平台反射镜与所述电控X移动平台连接，第二平台反射镜与所述电控Y移动平台连接。

优选的，所述Z轴平移组件位于主机组件头部，所述Z轴平移组件包括物镜台架，物镜台架与主机组件通过驱动电机连接。

优选的，所述双轴旋转物镜台包括水平旋转结构和垂直旋转结构。所述双轴旋转物镜台与信号收集装置相连。所述信号收集装置包括信号收集装置外壳，所述收集装置外壳内部有收集光路，所述收集装置外壳与光电倍增管连接。

优选的，所述主机组件的顶面还可安装双光子全息光刺激组件。

优选的，所述双光子全息光刺激组件包括双光子全息光刺激外壳、和主机组件相互连接支架，双光子全息光刺激支架的两侧设有双光子全息光刺激光元件。

优选的，所述主龙门架的底部与光学平台通过栓接固定，且主龙门架和XY平移组件之间相互栓接，并且XY平移组件和主机组件之间通过燕尾槽相互定位。

优选的，激光器与激光导入光路盒中的激光导入光元件光路联通，激光导入光元件与所述主龙门架中的第一安装盒体光路联通，所述主龙门架中的第一安装盒体、第二安装盒体、第三安装盒体之间光路联通，主龙门架中的第三安装盒体与XY平移组件的光路布置盒体中的平台反射镜光路联通，XY平移组件的光路布置盒体中的平台反射镜与主机组件的主机光元件之间相互光路联通。

优选的，所述双光子全息光刺激组件的光路和主机组件的主机光元件相互光路联通。

有益效果

本发明提供了一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统。具备以下有益效果：

本发明系统采用三足大空间龙门架，提供无限大成像空间，容许容纳各种类型成像对象。

本发明系统采用大行程XY平移组件带动显微镜整体在XY方向上大范围移动，满足对大成像空间中不同位置成像的需求

本发明系统采用高精度Z轴平移组件，Z轴平移组件带动物镜台在Z轴方向移动，满足不同深度成像需求

本发明系统采用双轴旋转物镜台，带动物镜水平与垂直方向旋转，满足多角度成像需求

本系统可主机组件上方可安装双光子全息光刺激组件，满足双光子全息光刺激需求。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的主龙门架结构图；

图3为本发明的主机组件结构图；

图4为本发明的XY平移台结构图；

图5为本发明的Z平移台结构图；

图6为本发明的两轴旋转物镜台结构图；

图7为本发明的双光子全息光刺激组件结构图；

图例说明：1、主龙门架；101、龙门架支撑；102、第一安装盒体；103、第二安装盒体；104、第三安装盒体；2、主机组件；201、主机外壳；202、主机光元件；3、XY平移组件；301、安装平台；302、电控X移动平台；303、电控Y移动平台；304、光路布置盒体；305、第一平台反射镜；306、第二平台反射镜；4、Z轴平移组件；401、物镜台架；402、驱动电机；5、双轴旋转物镜台；501、水平旋转结构；502、垂直旋转结构；6、双光子全息光刺激组件；601、双光子全息光刺激外壳；602、双光子全息光刺激主机支架；603、双光子全息光刺激光元件；7、信号收集装置；701、收集装置外壳；702、光电倍增管；8、激光导入光路盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一：

如图所示，一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统，包括主龙门架1，主龙门架1的顶部设有主机组件2，主龙门架1和主机组件2之间设有XY平移组件3，主机组件2头部设有双轴旋转物镜台5，主机组件2与双轴旋转物镜台5之间设有Z轴平移组件4，双轴旋转物镜台后方为信号探测装置，主机组件2顶部可以加装双光子全息光刺激组件6。

本实施例中，主龙门架1采用三足大空间龙门架，龙门架由三根竖直方向支撑架和两根水平方向上的承载梁组成，彼此之间通过螺栓链接，三根支撑架底部均配备安装座，实现整个系统固定，承载梁上安装有平板式平面承载台，主机组件2安装在承载台上，以减小应力提高龙门架的承载能力。本实施例中主龙门架1提供800mmWx800mmDx360mmH的空间以容纳成像目标，允许放置小鼠跑球等动物行为学设备或容纳狨猴等大型模式动物。本实施例中主龙门架1内部中空，并设有反射镜安装盒体，允许接入光路并在龙门架内部进行光路搭建。

本实施例中，大行程XY平移组件3通过安装平台301与主龙门架1栓接，安装平台301上方的电控XY移动平台带动主机组件2在XY方向上大范围移动，本实施例中，XY方向移动范围达到140mm，控制精度达到1μm，允许在不移动样品的前提下大范围寻找视野，定位目标成像区域。大行程XY平移组件3中设有光路布置盒体304，光路布置盒体304将来自主龙门架1的入射光导入主机组件。光路布置盒体304的内部设有平台反射镜，第一平台反射镜305与电控X移动平台302栓接并随之移动，与二维平移台在X、Y方向上保持平行。第二平台反射镜306与电控Y移动平台303栓接并随之移动，与二维平移台在Y方向上保持平行。第一平台反射镜305与第二平台反射镜306在Y方向上保持平行，在X方向上相对静止。来自主龙门架1的入射光沿着二维平移台X方向入射，经过第一平台反射镜305转折至Y方向，经过第二平台反射镜306转折进入主机组件。在二维平移台沿着X方向运动时，由于第一平台反射镜305与二维平移台在X方向上平行，光线入射到第一平台反射镜305的位置和角度不会随着平移台位移而发生变化，根据反射定律，其反射光相对于第一平台反射镜305的位置和角度同样不会发生改变，并且第一平台反射镜305和第二平台反射镜306在X方向上相对静止，因此系统整体光路不会因二维平移台在X方向上移动而改变；由第一平台反射镜305反射的光线沿Y方向入射至第二平台反射镜306，二维平移台沿Y方向移动时，第二平台反射镜306随着二维平移台Y方向运动模块移动，由于第一平台反射镜305和第二平台反射镜306在Y方向上保持平行，光线入射到第二平台反射镜306的位置和角度不会发生变化，根据反射定律，其反射光相对第二平台反射镜306的位置和方向同样不会发生改变，因此系统整体光路不会因二维平移台在Y方向上移动而改变。

本实施例中，Z轴平移组件4位于主机组件2头部，包括物镜台架401和双驱动电机402，驱动电机402一侧与主机组件2栓接，另一侧与物镜台架401栓接，驱动电机402驱动物镜台架401在Z方向平移，采用双驱动电机确保Z方向上高精度高稳定性平移，总行程可达25mm，控制精度达0.1μm，满足不同深度成像需求；

本实施例中，两轴旋转物镜台5包括水平旋转结构501和垂直旋转结构502，水平旋转结构和垂直旋转结构均采用凸台式转动副结构，凸台式转动副结构中凸台结构501-1、502-1与压片501-2、502-2通过螺纹连接，约束轴向自由度。水平旋转结构允许物镜在水平方向±90°转动，垂直旋转结构允许物镜在垂直方向上±120°转动，满足不同角度的成像需求；

本实施例中，主机组件2上方可安装双光子全息光刺激组件6，双光子全息光刺激组件6包括双光子全息光刺激外壳601、双光子全息光刺激主机支架602、双光子全息光刺激光元件603。双光子全息光刺激主机支架与主机组件2栓接，双光子全息光刺激主机支架602两侧安装有双光子全息光刺激光元件603。双光子全息光刺激组件6与主机组件2主机组件2的主机光元件202相互联通。

具体实施例二：

一种具有超大成像空间的大范围多角度光学成像系统，包括主龙门架1，主龙门架1的顶部设有主机组件2，主龙门架1和主机组件2之间设有XY平移组件3，主机组件2的头部设有双轴旋转物镜台5，主机组件2与双轴旋转物镜台5之间设有Z轴平移组件4，双轴旋转物镜台5后方与信号收集组件7相连，主龙门架1下方布置有激光导入光路盒8，主龙门架1包括龙门架支撑101和第一安装盒体102、第二安装盒体103和第三安装盒体104，且安装盒体内部设有平台反射镜，主机组件2包括主机外壳201，主机外壳201的内部设有主机光元件202，XY平移组件3包括和主龙门架1相互连接的安装平台301，安装平台301的上方设有电控X移动平台302和电控Y移动平台303，电控X移动平台302的左侧设有光路布置盒体304，且光路布置盒体304的内部设有平台反射镜，第一平台反射镜305与电控X移动平台302连接，第二平台反射镜306与电控Y移动平台303连接，Z轴平移组件4位于主机组件2头部，Z轴平移组件4包括物镜台架401，物镜台架401与主机组件2通过驱动电机402连接，双轴旋转物镜台5包括水平旋转结构501和垂直旋转结构502，双轴旋转物镜台5与信号收集装置7相连，信号收集装置7包括信号收集装置外壳701，收集装置外壳701内部有收集光路，收集装置外壳701与光电倍增管702连接，主机组件2的顶面还可安装双光子全息光刺激组件6，双光子全息光刺激组件6包括双光子全息光刺激外壳601、和主机组件2相互连接支架602，支架的两侧设有双光子全息光刺激光元件603，主龙门架1的底部与光学平台通过栓接固定，且主龙门架1和XY平移组件3之间相互栓接，并且XY平移组件3和主机组件2之间通过燕尾槽相互定位，激光器与激光导入光路盒8中的激光导入光元件光路联通，激光导入光元件与主龙门架1中的第一安装盒体102光路联通，主龙门架1中的第一安装盒体102、第二安装盒体103、第三安装盒体104之间光路联通，主龙门架1中的第三安装盒体104与XY平移组件3的光路布置盒体304中的平台反射镜光路联通，XY平移组件3的光路布置盒体304中的平台反射镜与主机组件2的主机光元件202之间相互光路联通，双光子全息光刺激组件6的光元件603和主机组件2的主机光元件202相互光路联通。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。