(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210118737.8 (22)申请日 2022.02.08 (71)申请人 广州市凯佳光学 科技有限公司 地址 511458 广东省广州市南沙区环市大 道南2号之广州南沙资讯科技园软件 南楼302A-20房 (72)发明人 娄凯　冯亮　 (74)专利代理 机构 北京华创智道知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11888 专利代理师 彭随丽 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于激光扫描的近红外二区显微成像 系统及方法 (57)摘要 本发明属于生物 荧光成像技术领域， 提供一 种基于激光扫描的近红外二区显微成像系统及 方法， 其中方法包括： 将不同波长的激光光束经 过光束偏折及合束后得到合束光； 对合束光进行 整形得到整形光； 对整形光进行相位调制以产生 多焦点照明光场； 对经过相位调制的整形光进行 中继和二维扫描， 使 得多焦点照明光场在显微物 镜的焦平 面进行二维扫描， 激发样品发出近红外 二区波段的荧光信号， 并用近红外相机探测该荧 光信号及成像。 该方案光路系统集成简易， 且由 于激发波长更长， 可实现更深层的成像； 对近红 外二区染料选择 更为灵活。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114527102 A 2022.05.24 CN 114527102 A 1.一种基于 激光扫描的近红外二区显微成像系统， 其特 征在于， 包括： 多波长激光器模块、 光束整形模块、 多焦点结构光产生模块、 光束中继与扫描模块、 成 像与探测模块； 所述多波长激光器模块用于输出不同波长的激光光束， 经过光束偏折及合束后得到合 束光； 所述光束整形模块用于对所述 合束光进行整形 得到整形光； 所述多焦点结构光产生模块用于对所述整形光进行相位调制， 以最终在所述成像与探 测模块中的显微物镜焦平面产生多焦点照明光场， 经过相位调制的所述整 形光返回至所述 光束整形模块， 经 过所述光束整形模块反射后再进入到所述 光束中继与扫描模块； 所述光束中继与扫描模块用于对光束进行中继和二维扫描， 使得所述多焦点照明光场 在所述显微物镜的焦平面进行二维扫描； 所述成像与探测模块用于接收来自所述光束中继与扫描模块的入射光， 激发样品发出 近红外二区波段的荧 光信号， 并探测所述 荧光信号并成像。 2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 多波长激光器模块包括 N个激光器组， N 为整数， N≥2： 其中， 第一激光器组包括第一激光器、 第一带通滤光片、 第一反射镜和第一二向色镜， 所述第一激光器出射激光穿过所述第一带通滤光片后， 被所述第一反射镜反射至所述第一 二向色镜的透射 面进行透射得到第一波长光束； 第二至第N ‑1激光器组的每组分别包括第n激光器、 第n带通滤光片和第n二向色镜， 所 述第n激光器出射激光穿过所述第n带通滤光片后， 入射至第n ‑1二向色镜的反射面进行反 射得到第n波长光束， n 为整数， 1<n<N； 所述第一波长光束与第二波长光束汇合并共同入射至所述第二二向色镜的反射面进 行反射； 依次类推， 最 终， 所述第一波长光束、 所述第二波长光束、 ……、 第N‑1波长光束汇 合 并共同入射至第N ‑1二向色镜的反射 面进行反射； 第N激光器组包括第N激光器和第N带通滤光片， 所述第N激光器出射激光经所述第N带 通滤光片后入射至所述第N ‑1二向色镜的透射面进 行透射， 而后与所述第一波长光束、 所述 第二波长光束、 ……、 所述第N ‑1波长光束汇合并共同入射至所述第N ‑1二向色镜的反射面 进行反射的光束汇合得到所述 合束光。 3.根据权利要求1所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 光束整形模块包括： 激光扩束器， 用于对所述 合束光进行准 直和扩束； 半波片， 用于对 扩束后的所述 合束光的偏振方向进行调节； 宽带偏振分束器， 用于对经过所述半波片的所述合束光分离出特定偏振方向的透射 光； 非偏振分束器， 用于改变来自所述多焦点结构光产生模块的光束的方向， 以使该光束 进入到所述 光束中继与扫描模块。 4.根据权利要求1所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 多焦点结构光产生模块包括空间光调制器， 用于对所述整 形光的空间相位分布进 行调制以 产生所述多焦点照明光场。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114527102 A 25.根据权利要求1所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 光束中继与扫描模块包括： 第一方向扫描单 元， 用于对所述 光束在所述第一方向进行扫描； 第二方向扫描单元， 用于对所述光束在所述第二方向进行扫描， 所述第一方向和第二 方向正交； 多个中继透 镜， 用于所述 光束的导引和中继。 6.根据权利要求5所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 光束整形模块和所述第一方向扫描单元之 间设置有至少两个中继透镜， 所述第一方向扫描 单元和所述第二方向扫描 单元之间设置有至少两个中继透镜， 所述第二方向扫描 单元和所 述成像与探测模块之间设置有至少两个中继透 镜。 7.根据权利要求6所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 光束中继与扫描模块还 包括： 空间滤波器； 所述光束整形模块和所述第 一方向扫描单元之间设置有两个中继透镜， 所述空间滤波 器设置在所述两个中继透 镜之间， 用于滤除零级衍 射光。 8.根据权利要求5所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 光束中继与扫描模块采用多焦点阵列并行扫描的模式， 在每个焦点阵列中按照 “回”字形方 式扫描直至 完成该焦点阵列区域的扫描。 9.根据权利要求1所述的基于激光扫描的近红外二 区显微成像系统， 其特征在于， 所述 成像与探测模块包括： 激发及探测单元， 包括所述显微物镜， 用于聚焦来自所述光束中继与扫描模块的入射 光束， 以激发所述样品产生所述 荧光信号并探测所述 荧光信号； 成像单元， 包括透镜组和近红外相机， 所述荧光信号通过所述透镜组进行成像， 所述近 红外相机记录所述样品的荧 光成像。 10.一种基于激光扫描的近红外二 区显微成像方法， 其特征在于， 所述方法用于如权利 要求1‑9任一项所述的基于 激光扫描的近红外二区显微成像系统上， 包括以下步骤： S1， 将不同波长的激光 光束经过光束偏折及合束后得到合束光； S2， 对所述 合束光进行整形 得到整形光； S3， 对所述整形光进行相位调制以最终在显微物镜的焦平面产生多焦点照明光场； S4， 对经过相位调制的所述整形光进行中继和二维扫描， 使得所述多焦点照明光场在 所述显微物镜的焦平面进行二维扫描； S5， 激发样品发出近红外二区波段的荧 光信号， 并探测所述 荧光信号及成像。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114527102 A 3