张洪飞+谈梦科+及少勇+李龙谭+郭汉明

摘要： 为获得较高分辨率的细胞图像，设计了激光共聚焦光学系统。通过较复杂结构物镜实现了照明光路系统和发射光路系统的设计。用Zemax对照明光路和发射光路进行了设计，仿真过程中照明光路的聚焦弥散斑直径小于1 μm，照明针孔处的聚焦弥散斑直径小于20 μm，发射光路的聚焦弥散斑直径小于20 μm，同时照明光路和发射光路的MTF曲线接近衍射极限，达到较理想的情况。

关键词： 激光共聚焦； 光学设计； 照明光路系统； 发射光路系统； Zemax

中图分类号： TH 703 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.03.006

文章编号： 1005-5630（2016）03-0221-05

Abstract： In order to obtain the high-resolution cell image，we designed a laser scanning confocal optical system.The light system and emission system were realized based on the objective of complex structure.The Zemax was used for the system optical design.In the simulation the focal spot size of light system was less than 1μm，and the focal spot size was less than 20 μm at the light pinhole position.The focal spot size was less than 20 μm at the emission pinhole position.At the same time light system and emission system of the MTF curve was close to the diffraction limit to reach the ideal situation.

Keywords： laser confocal scanning； optical design； lighting system； emission system； Zemax

引 言

激光共聚焦扫描显微镜（LCSM）是以激光作为光源[1]，激光束经照明针孔形成点光源对焦平面上标本进行扫描，标本上的聚焦点在与其共轭的探测针孔的位置成像[2]，这样所得到的共焦图像是样本的光学横断截面的图像。由此可知，激光共聚焦扫描显微镜的成像原理与普通的光学显微镜明显不同，它以抑制焦点外物点信息的光信号来实现高分辨率，再采用扫描技术来弥补视场小的缺点[3]。理想情况下，实现点对点的成像。与普通光学显微镜相比，它可以获得更高的横向分辨率，并且具有较高的纵向分辨率。利用这样的特性，实现了对样品三维结构重建和测量分析的工作，为研究生物组织等物体结构提供了有效的工具[4]。

本文根据LCSM工作原理设计了共聚焦扫描光学系统，并用Zemax对所设计光学系统进行仿真和优化。

1 激光共聚焦工作原理