国外研发用于激光扫描显微镜的MEMS镜头架构

近日,在最近的一项研究中,刘天波和美国电子和计算机工程和皮肤病学系的一组研究人员提出了反射折射(允许光反射和折射)显微镜物镜,其具有集成的MEMS器件来执行双轴扫描、轴向焦点调整和控制球面像差。

  激光扫描显微镜可以通过在光学微机械系统(MEMS)设备内完成小型化以在体内成像微环境,以替换现有更大的组件。多功能有源光学器件是新兴元件,其支持衍射极限性能的小型化,而且光学器件中的光学系统设计更简单。

国外研发用于激光扫描显微镜的MEMS镜头架构

内置3D MEMS扫描镜

  近日,在最近的一项研究中,刘天波和美国电子和计算机工程和皮肤病学系的一组研究人员提出了反射折射(允许光反射和折射)显微镜物镜,其具有集成的MEMS器件来执行双轴扫描、轴向焦点调整和控制球面像差。

  该反射折射显微镜物镜包括反射MEMS扫描器到MEMS的在镜头架构来支持在更宽的角度范围内以产生图像的集光高数值孔径(NA)的成像。通过将扫描镜包括在物镜中来实现MEMS镜头结构,其中光束轴垂直于镜面,而不需要分束器来分离入射光束和反射光束。他们展示了反射折射系统的光学性能(使用基于新物镜设计的共聚焦显微镜,通过对硬和软目标进行成像,使光折射和反射具有最小像差的光学系统),改进的成像技术将允许对疾病进行高级诊断。

  活体动物中未制备和未清除的器官可以使用扫描激光共聚焦和多光子显微镜技术在体内成像。技术进步促进了小型动物模型(如小鼠)的台式成像,皮肤病诊所中也出现了适用于非侵入性检查光学皮肤活组织检查的医学应用。然而,传统的激光扫描显微镜很大并且限制了医学和活体动物成像过程。因此,为了进入人体和图像走动动物,科学家必须使这些仪器小型化。

  具有较小仪器的微型扫描机构,例如微机械系统装置,可以取代扫描和聚焦光束所需的现有庞大机构,用于迄今为止不可能的应用。例如,科学家们能够在自由移动的鼠标头上安装一台重量仅为2.15g的MEMS扫描微型双光子显微镜,用于脑部成像。这些装置还有助于激光扫描显微镜适应内窥镜平台和基于MEMS的光学活检实验,以检测体内癌症。除了占地面积较小外,MEMS扫描仪还通过在其生产过程中结合多个自由度以及光学架构,实现小型化。同时,研究人员开发的3D MEMS镜为仪器提供了完整的扫描和聚焦控制,以及球面像差的电子控制。与之前描述的3D MEMS反射镜相比,新工作显示出更高的分辨率,使其可以包含在紧凑的MEMS镜头系统中。

  以这种方式,研究人员提出并开发了一种反射折射MEMS的在镜头显微镜物镜和集成的3D MEMS扫描器中成像应用来执行与控制球面像差双轴扫描,模拟了所提出的仪器结构的发展,以表明对于用于体内成像应用的未来,小型化和高激光扫描显微镜的有巨大希望。

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