三维光刺激系统

摘要

本发明涉及三维光刺激系统，包括激光器、中性滤光片、偏振片、平面镜、四个透镜、空间光调制器、计算机、二色镜和物镜，激光器的发射的刺激光依次经过中性滤光片、偏振片、平面镜、二个透镜入射到空间光调制器，计算机与空间光调制器相连，并控制空间光调制器入射的刺激光产生位相调制成衍射花样的刺激光，衍射花样的刺激光再经另二个透镜、二色镜和物镜后照射到样品附近的区域形成三维空间分布的刺激花样。本发明的优点是：可同时形成分布在三维空间的多个刺激点，且位置任意改变；可刺激任意形状的三维区域。本发明应用于动物对刺激响应的研究，与生物医学观测系统相结合，为生物与医学研究提供手段，可广泛应用于化学、物理等多个学科的研究。

主权项

1.三维光刺激系统中的控制空间光调制器入射的刺激光产生位相调制成衍射花样的方法，其特征在于按以下步骤进行：刺激光经过位相型二维空间光调制器(2)和透镜(3)后，聚焦点在聚焦平面的位置坐标为(x_n，0，z_n)，定义透镜(3)后焦面和光轴的交点位置为坐标原点，这时对应空间光调制器的位相调制函数是：其中：k是波数，f是透镜的焦距，xs和ys是空间光调制器的平面坐标；当一个聚焦点的位置坐标为(x_n，y_n，z_n)时，对应空间光调制器的位相调制函数是：其中：当聚焦的数目为N，它们的位置坐标分别为{(x_n，y_n，z_n)}(n＝1，2......N)的时，空间光调制器的位相调制函数为：u(x_s，y_s)是一个复数，只需求u(x_s，y_s)的复角主值，即：输入到空间光调制器的位相全息图为：系数S是常数，把位相转化成全息图的灰度值；p_x，p_y是空间光调制器上像素的编号，与空间位置相对应，综合(3)-(7)式，计算机把(7)式得到的位相全息图输入到空间光调制器中，入射刺激光经过空间光调制器和透镜后，就在三维空间形成N个刺激点，它们的位置坐标分别为{(x_n，y_n，z_n)}，n＝1，2......N，N为不零的自然数。