用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)及其方法技術(shù)方案

一種用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)及其方法，其中用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)包含：光學(xué)讀取頭，配置以向物體發(fā)射激光束，基于從物體接收的反射光束產(chǎn)生伺服信號(hào)，并且基于伺服信號(hào)將激光束的焦點(diǎn)定位在物體上；超聲傳感器，配置以檢測(cè)從物體離開的激光誘發(fā)的超聲波，從而產(chǎn)生光聲顯微鏡圖像信號(hào)；以及圖像產(chǎn)生單元，耦接超聲傳感器，配置圖像產(chǎn)生單元以基于光聲顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生物體的光聲顯微鏡圖像。本發(fā)明專利技術(shù)提供的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)及其方法可使得光聲顯微鏡系統(tǒng)便于使用并且降低其花費(fèi)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)有關(guān)于光聲顯微鏡(Photoacoustic microscopy, PAM),并且特別有關(guān)于利用光學(xué)讀取頭(optical pickup head)作為光源(light source)的PAM系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
PAM是一種具有廣闊潛在應(yīng)用的圖像技術(shù)。例如，已經(jīng)證實(shí)，可利用PAM無須標(biāo)記地(label-freely)、甚至于活體(in vivo)觀察生物結(jié)構(gòu),例如微血管(capillary)。雖然PAM具有上述優(yōu)勢(shì)，但其并未成為現(xiàn)在流行的技術(shù)。一個(gè)重要的原因是最常用的PAM系統(tǒng)利用的激光裝置不僅體積龐大而且價(jià)格昂貴。上述激光裝置使得常用的PAM系統(tǒng)不方便使用并且較難負(fù)擔(dān)其花費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種。一種用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，包含光學(xué)讀取頭，配置以向該物體發(fā)射激光束，基于從該物體接收的反射光束產(chǎn)生伺服信號(hào)，并且基于該伺服信號(hào)將該激光束的焦點(diǎn)定位在該物體上；超聲傳感器，配置以檢測(cè)從該物體離開的激光誘發(fā)的超聲波，從而產(chǎn)生光聲顯微鏡圖像信號(hào)；以及圖像產(chǎn)生單元，耦接該超聲傳感器，配置該圖像產(chǎn)生單元以基于該光聲顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的光聲顯微鏡圖像。一種觀察物體的方法，包含利用光學(xué)讀取頭向該物體發(fā)射激光束；檢測(cè)離開該物體的激光誘發(fā)的超聲波以產(chǎn)生光聲顯微鏡圖像信號(hào)；以及基于該光聲顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的光聲顯微鏡圖像。本專利技術(shù)提供的一種可使得光聲顯微鏡系統(tǒng)便于使用并且降低其花費(fèi)。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例描述的PAM系統(tǒng)的示意圖。圖2是描述圖1中反饋控制激光裝置的光學(xué)讀取頭的示意圖。圖3是描述包含兩個(gè)圖2所示的光學(xué)讀取頭的反饋控制激光裝置120的示意圖。圖4是描述包含光學(xué)讀取頭與致動(dòng)器的反饋控制激光裝置的示意圖。圖5是描述微機(jī)電鏡頭模塊的示意圖。圖6是描述共聚焦顯微鏡組件模塊的示意圖。圖7是描述改良的光學(xué)讀取頭的不意圖。具體實(shí)施例方式在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬
的技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來稱呼同一個(gè)元件。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū)分的準(zhǔn)貝U。在通篇說明書及權(quán)利要求項(xiàng)中所提及的“包含”為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。接下來的描述是關(guān)于本專利技術(shù)的實(shí)施例，其為了描述本專利技術(shù)的基本原理，并不作為對(duì)本專利技術(shù)的限制。本專利技術(shù)的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書作出界定。圖1是依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例描述的PAM系統(tǒng)的示意圖。PAM系統(tǒng)100可用于觀察物體10，其中物體10并非PAM系統(tǒng)100的一部分。PAM系統(tǒng)100包含反饋控制激光裝置(feedback-controlled laser) 120、超聲傳感器(ultrasonic transducer) 140 以及圖像產(chǎn)生單元(image generation unit) 160,其中超聲傳感器140與圖像產(chǎn)生單元160 f禹接。如上所述，圖1僅為PAM系統(tǒng)100的示意圖。雖然圖標(biāo)中反饋控制激光裝置120與超聲傳感器140位于物體10的兩側(cè)，但兩者亦可位于物體10的同側(cè)。如果如上述兩個(gè)組件位于物體10的同側(cè)，則PAM系統(tǒng)100可用于活體分子上的圖像掃描。反饋控制激光裝置120可與超聲傳感器140相互獨(dú)立，亦可兩者結(jié)合，或者反饋控制激光裝置120甚至可嵌入超聲傳感器140中。另外對(duì)于圖1描述的組件，PAM系統(tǒng)100可進(jìn)一步包含幾種機(jī)制，上述機(jī)制通過移動(dòng)物體10、反饋控制激光裝置120、超聲傳感器140或者其組合以致能PAM系統(tǒng)100掃描物體10的圖像。而且，PAM系統(tǒng)100可進(jìn)一步包含調(diào)整PAM系統(tǒng)100操作的控制單元。此外，物體10可固定在光學(xué)磁盤上,例如光盤(Compact Disc,⑶)、數(shù)字光盤(Digital VersatileDisc, DVD)或者藍(lán)光光盤(Blue-ray Disc, BD) 反饋控制激光裝置120可包含一個(gè)或多個(gè)光學(xué)讀取頭。包含的光學(xué)讀取頭的每一個(gè)可相似或者就是光盤驅(qū)動(dòng)器上使用的`光學(xué)讀取頭，其中光盤驅(qū)動(dòng)器可為CD驅(qū)動(dòng)器、DVD驅(qū)動(dòng)器或者BD驅(qū)動(dòng)器。圖2是描述圖1中反饋控制激光裝置120的光學(xué)讀取頭的示意圖。光學(xué)讀取頭200包含激光源(laser source) 220、鏡頭模塊(lens set) 240、光電二極管(photodiode) 260以及伺服控制單元(servo control unit) 280。其中伺服控制單元280分別與鏡頭模塊240、光電二極管260耦接。例如，激光源220可包含具有780nm波長(或者具有接近780nm波長)的紅外激光二極管(infrared laser diode)、具有650nm波長(或者具有接近650nm波長)的紅光激光二極管、具有405nm波長(或者具有接近405nm波長)的藍(lán)光激光二極管或者其組合。實(shí)際上，可依據(jù)觀察的物體調(diào)整所使用的波長，本專利技術(shù)不受上述波長的限制。如果激光源220包含具有不同波長的多個(gè)激光二極管，則可利用PAM系統(tǒng)100觀察物體10的具有不同吸收波長的組分。因?yàn)榉答伩刂萍す庋b置120利用光學(xué)讀取頭作為光源并且光學(xué)讀取頭是微小、便宜的，所以PAM系統(tǒng)100比常用的PAM系統(tǒng)要更小巧并且便宜。并且，后面段落將要介紹的光學(xué)讀取頭的反饋控制環(huán)路(feedback control loop)使得PAM系統(tǒng)100更容易進(jìn)行調(diào)整。鏡頭模塊240將來自激光源220的激光束(laser beam)指向物體10，并且同時(shí)將從物體10反射回的光束指向光電二極管260。類似在光盤驅(qū)動(dòng)器的光學(xué)讀取頭上的鏡頭模塊，鏡頭模塊240可包含衍射光柵(diffraction grating)、分束器(beam splitter) >準(zhǔn)直透鏡(collimator lens)以及物鏡(objective lens)。激光源220發(fā)射的激光束將依次穿過衍射光柵、分束器、準(zhǔn)直透鏡以及物鏡，并且到達(dá)物體10。離開物體10的反射光束將依次穿過物鏡、準(zhǔn)直透鏡以及分束器，并且到達(dá)光電二極管260。準(zhǔn)直透鏡與物鏡提供物體10與分束器之間的光學(xué)路徑(optical path)。分束器允許激光束與反射光束從兩個(gè)不同方向穿過以共享上述光學(xué)路徑。鏡頭模塊240可進(jìn)一步包含致動(dòng)器(actuator),例如音圈馬達(dá)(voice coil motor),其通過移動(dòng)物鏡控制激光束的焦點(diǎn)的位置。在下面的段落中將介紹，伺服控制單元280控制上述致動(dòng)器。鏡頭模塊240、光電二極管260以及伺服控制單元280組成光學(xué)讀取頭200的反饋控制環(huán)路。具體地，光電二極管260檢測(cè)反射光束并且相應(yīng)地產(chǎn)生伺服信號(hào)。伺服信號(hào)指示激光束的焦點(diǎn)的位置是否需要改變。基于上述伺服信號(hào)，伺服控制單元280產(chǎn)生控制信號(hào)，例如控制鏡頭模塊240的上述致動(dòng)器以移動(dòng)物鏡。例如，伺服信號(hào)可包含光盤驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)業(yè)普遍使用的聚焦誤差(Focus Error, FE)信號(hào)，其由散光方法產(chǎn)生。通過反饋控制激光裝置120、超聲傳感器140以及圖像產(chǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，包含：光學(xué)讀取頭，配置以向該物體發(fā)射激光束，基于從該物體接收的反射光束產(chǎn)生伺服信號(hào)，并且基于該伺服信號(hào)將該激光束的焦點(diǎn)定位在該物體上；超聲傳感器，配置以檢測(cè)從該物體離開的激光誘發(fā)的超聲波，從而產(chǎn)生光聲顯微鏡圖像信號(hào)；以及圖像產(chǎn)生單元，耦接該超聲傳感器，配置該圖像產(chǎn)生單元以基于該光聲顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的光聲顯微鏡圖像。

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.26 US 61/551,604;2012.04.26 US 13/457,4681.一種用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，包含: 光學(xué)讀取頭，配置以向該物體發(fā)射激光束，基于從該物體接收的反射光束產(chǎn)生伺服信號(hào)，并且基于該伺服信號(hào)將該激光束的焦點(diǎn)定位在該物體上； 超聲傳感器，配置以檢測(cè)從該物體離開的激光誘發(fā)的超聲波，從而產(chǎn)生光聲顯微鏡圖像信號(hào)；以及 圖像產(chǎn)生單元，耦接該超聲傳感器，配置該圖像產(chǎn)生單元以基于該光聲顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的光聲顯微鏡圖像。2.如權(quán)利要求1所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該光學(xué)讀取頭包含:激光源，配置以產(chǎn)生該激光束；感光檢測(cè)器，配置以檢測(cè)該反射光束并且相應(yīng)地產(chǎn)生該伺服信號(hào)；鏡頭模塊，配置以將該激光束指向該物體并且將該反射光束指向該感光檢測(cè)器；以及伺服控制單元，耦接該感光檢測(cè)器與該鏡頭模塊，依據(jù)該伺服信號(hào)配置以控制該鏡頭豐吳塊。3.如權(quán)利要求2所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該伺服信號(hào)包含聚焦誤差信號(hào)。4.如權(quán)利要求2所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該鏡頭模塊提供該激光束與該反射光束共享的光學(xué)路徑，以及該激光束與該反射光束沿兩個(gè)相反方向穿過該光學(xué)路徑。5.如權(quán)利要求2所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該感光檢測(cè)器進(jìn)一步耦接該圖像產(chǎn)生單元并且配置該感光檢測(cè)器以檢測(cè)該反射光束以及相應(yīng)地產(chǎn)生共聚焦顯微鏡圖像信號(hào)，以及進(jìn)一步配置該圖像產(chǎn)生單元以基于該共聚焦顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的共聚焦顯微鏡圖像。6.如權(quán)利要求2所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該感光檢測(cè)器包含光電倍增管。7.如權(quán)利要求1所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步配置該超聲傳感器以向該物體發(fā)送超聲脈沖并且檢測(cè)離開該物體的聲音誘發(fā)的超聲波以產(chǎn)生掃描聲波顯微鏡圖像信號(hào)；以及進(jìn)一步配置該圖像產(chǎn)生單元以基于該掃描聲波顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的掃描聲波顯微鏡圖像。8.如權(quán)利要求1所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該光聲顯微鏡系統(tǒng)進(jìn)一步包含共聚焦顯微鏡組件模塊，配置以檢測(cè)從該激光束的該焦點(diǎn)離開該物體的光，從而產(chǎn)生共聚焦顯微鏡圖像信號(hào)；以及該圖像產(chǎn)生單元進(jìn)一步耦接該共聚焦顯微鏡組件模塊并且配置該圖像產(chǎn)生單元以基于該共聚焦顯微鏡圖像信號(hào)產(chǎn)生該物體的共聚焦顯微鏡圖像。9.如權(quán)利要求8所述的用于觀察物體的光聲顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該共聚焦顯微鏡組件模塊包含:光電倍增管檢測(cè)器，配置以檢測(cè)從該激光束的該焦點(diǎn)離開該物體的該光，從而產(chǎn)生該共聚焦顯微...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李夢(mèng)麟，王柏勛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：聯(lián)發(fā)科技股份有限公司，李夢(mèng)麟，
類型：發(fā)明
國別省市：