[實用新型]一種三組元可變光片照明系統

有效

• 申請號: 201821486198.9
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN208999643U
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 曾春梅;芮叢珊;姜連;馬鎖冬
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B21/06
• 分類號: G02B21/06;G02B21/36
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

本實用新型屬于顯微成像技術領域，具體涉及一種三組元可變光片照明系統；從激光光源發出的光經過擴束系統出射為準直光束；準直光束經過柱透鏡，在其有光焦度的方向被會聚，在柱透鏡后焦面處被壓縮成線聚焦光束，而在無光焦度的方向仍平行出射；再借助變焦照明物鏡的焦距的變化在其像方后焦面附近得到不同厚度和不同長度的光片；實現了光片厚度和長度的連續變化，適合于不同尺寸樣本的觀察，簡化了操作程序，降低了使用成本；系統總長固定；系統總長較短；避免了較高激光能量損傷鏡片的技術效果。

技術領域

本實用新型屬于顯微成像技術領域，具體涉及可變光片照明系統。

背景技術

光片照明顯微鏡是一種新型的光學顯微鏡。與傳統的熒光顯微鏡不同，光片照明顯微鏡的照明光路與熒光探測光路相互垂直。照明光束經過柱透鏡形成了在一定范圍內厚度很薄、很均勻的片狀光束，而探測光路在與照明光路垂直的方向進行探測成像，激發光束被限制在探測物鏡焦面附近。光片照明顯微鏡成像的光毒性弱，成像速度快，適于進行活體組織三維成像與長時間實時成像，可以得到細胞和亞細胞水平的實時動態。因此，光片照明顯微鏡對于生命科學研究有非常重要的意義。

光片照明顯微鏡的層切能力主要由光片厚度決定，而其視場就是整個光片的長度。光片的3D圖如附圖1示，其厚度定義為激光通過照明物鏡后，YZ平面高斯光束束腰位置的半高全寬(FWHM)，視場為兩倍瑞利距離(L，又稱光片長度)、通光口徑定義為光片高度(h)。觀察不同尺寸的樣本，要求的光片厚度和長度也有所不同?，F有絕大多數的光片顯微鏡的光片厚度和長度是確定的，所以要想對不同尺寸樣本觀察就需要更換不同種類的光片顯微鏡，這極大地限制了光片照明顯微鏡的使用范圍。由于光片的形狀和照明物鏡的焦距有關，本專利提出一種變焦照明物鏡的設計以獲得厚度和長度連續變化的光片的新方法，使得在一個光片照明系統上做到對一定范圍內不同尺寸樣本的觀察。

2011年G.Ritter等人^[1]設計了一款全柱透鏡的無焦變倍擴束系統，其擴束比為6.3，并將其應用于光片照明顯微鏡中，實現了對不同尺寸樣本的觀察。由于整個系統為全柱透鏡，加工和裝調都特別困難，制造和裝配成本很高；其次它是在擴束系統部分實現的無焦變倍擴束，與本實用新型提出的方法不同。

[1]G,Ritter,Jan-Hendrik,Spille,Tim,Kaminski,and,Ulrich,Kubitscheck*.A cylindrical zoom lens unit for adjustable optical sectioningin light sheet microscopy[J].OSA,2010,2(138857):185-193。

2009年湯善慶等人設計一種新型激光發射天線^[2]，該天線通過四組元機械補償變焦物鏡實現了激光發射光束孔徑的連續變化。該系統除了激光光源和定焦準直鏡外，其余部分是一個倒置的開普勒望遠鏡，屬于通信系統，主要關注光束大小和能量，且變焦物鏡系統的使用是為了保證當衛星在不同軌道高度時地面接收天線上光斑的大小不變。這些與本實用新型提出變焦物鏡的使用目的是不一樣的，且光學系統的組成和性質也不一樣，不能應用于光片熒光照明顯微鏡中。

[2]湯善慶，陳名松.一種新型激光發射天線的設計與研究[J].大眾科技,2009(3)，27-29。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于變焦原理的可變光片照明系統，在不更換光片照明系統的情況下，實現對一定尺寸范圍內的生物樣本的觀察。