[實用新型]顯微鏡照明系統

有效

• 申請號: 201820838110.9
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN208207350U
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 鐘欲飛
• 申請（專利權）人: 鐘欲飛
• 主分類號: G02B21/06
• 分類號: G02B21/06;G02B21/00;G02B26/10
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

本實用新型公開了一種顯微鏡照明系統，其包括準直光源，掃描振鏡裝置，其放置在遠心掃描物鏡組的孔徑光闌上，用于對準直光源輸出的平行光束進行掃描；遠心掃描物鏡組，用于將掃描振鏡裝置出射的不同角度的準直光束，以主光線平行于光軸的孔徑角α1入射到遠心掃描物鏡的像方焦平面上；散射片，其放置在遠心掃描物鏡組的像方焦平面上，用于將平行于光軸的主光線的孔徑角α1增大至孔徑角α2；以及物方遠心物鏡組，其物方焦平面與遠心掃描物鏡組的像方焦平面重合，用于將孔徑角為α2、主光線平行于光軸的光束經過其，并以平行光束入射到放置在物方遠心物鏡組的孔徑光闌的樣品面上。

技術領域

本實用新型涉及顯微鏡光學技術，具體涉及顯微鏡照明系統。

背景技術

目前常用的FPM(大視場高分辨率成像技術)實現方案為寬場顯微鏡結合LED陣列的照明方式，利用不同位置的LED，給樣品提供不同角度的照明。在FPM過程中，將LED逐顆點亮，并分別拍攝每顆LED照明下的成像結果。中心LED由于離樣品近，照明強度足夠，可設置較短的成像積分時間。離樣品較遠的LED由于到達樣品面的光強下降，需較長的成像積分時間。最后，將全部LED照明拍攝的一系列低分辨率圖像導入算法中迭代運算，最終重構出物體的大視場高分辨率光強和相位圖像。

上述方案為了保證最終合成圖像的分辨率，通常采用中心間距為4mm的LED陣列，單顆LED的亮度值約為100～2400mcd。LED的發光角度FWHM(半高寬)約為100°，所以在大角度如50°入射的情況下，照射到目標面的光通量約為LED總光通量的0.01倍，具體如圖1所示：

圖1為典型的LED發光曲線圖，其選取的是LED在某一平面上的發光強度進行分析。橫坐標為角度，縱坐標為相對強度，選取中心照明角度所對應的最大光強為1而進行相對強度曲線繪制。從圖中可看到，當進行大角度照明時，樣品可接收的照明曲線段約占整條曲線的1/10，由于LED的發光強度在整個空間上是旋轉對稱的，即樣品可接收的總光通量約占LED總光通量的1/100。

為了達到足夠的信號功率，采用常規量子效率在60％的CMOS傳感器，曝光時間通常需要達到2s以上。若采用S-CMOS等量子效率達到80％以上、靈敏度達到單光子的傳感器，雖然可以縮短曝光時間，但價格昂貴，通常價格約為5萬元。

另一種提高采集速度的方法是同時點亮多顆LED，采集的圖片數量可以由點亮單顆LED的293幅圖片，減少至40幅圖片左右。但由于各LED圖片照射功率密度相差巨大，且單顆LED在大角度入射時光強仍然很低，所以仍然需要高靈敏度和高動態范圍的傳感器。

實用新型內容

針對現有技術中的上述不足，本實用新型提供了一種最終出射的照明光以高亮度的平行光入射到樣品面上的顯微鏡照明系統。

為了達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案為：

提供一種掃描振鏡裝置，其放置在遠心掃描物鏡組的孔徑光闌上，用于對準直光源輸出的平行光束進行掃描；

遠心掃描物鏡組，用于將掃描振鏡裝置出射的不同角度的準直光束，以主光線平行于光軸的孔徑角α1入射到遠心掃描物鏡的像方焦平面上；

散射片，其放置在遠心掃描物鏡組的像方焦平面上，用于將平行于光軸的主光線的孔徑角α1增大至孔徑角α2；以及

物方遠心物鏡組，其物方焦平面與遠心掃描物鏡組的像方焦平面重合，用于將孔徑角為α2、主光線平行于光軸的光束經過其，并以平行光束入射到放置在物方遠心物鏡組的孔徑光闌的樣品面上。

進一步地，孔徑角α1為掃描振鏡裝置的掃描面尺寸與遠心掃描物鏡組焦距的比值，孔徑角α2為樣品面尺寸與物方遠心物鏡組的焦距的比值。

進一步地，掃描振鏡裝置包括擺動電機、驅動板、信號發生器及設置在X、Y兩個方向的反射鏡，每個反射鏡各安裝于一個擺動電機上，擺動電機和信號發生器均與驅動板連接。