[發(fā)明專利]一種基于米氏散射的均勻光顯微照明裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910585573.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN110221422A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于綦悅;唐玉豪;何俊峰;吳慶軍;鄧建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 達(dá)科為（深圳）醫(yī)療設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G02B21/08
• 分類號(hào): G02B21/08;G02B21/06
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 諸炳彬

本發(fā)明涉及以小型化低功耗光源的照明技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于米氏散射的均勻光照的照明裝置與方法，應(yīng)用于顯微鏡光源領(lǐng)域，解決了傳統(tǒng)均勻光源實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、小型化困難、產(chǎn)品價(jià)格昂貴的問題。基于米氏散射的均勻光顯微照明裝置，包括光源、米氏散射器件、光學(xué)腔、聚光鏡。米氏散射器件為分布著米氏散射介質(zhì)粒子的一種固體透明或半透明光學(xué)器件，置于光學(xué)腔內(nèi)，光源發(fā)出的光通過米氏散射器件形成均勻照射光，通過聚光鏡集中照射于聚光鏡焦點(diǎn)上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單且小型化、功耗低、光照均勻、性能穩(wěn)定、使用壽命長、成本低，適用于顯微鏡光源，特別是小型光學(xué)顯微鏡光源領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以小型化低功耗光源的照明技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于米氏散射的均勻光照的照明裝置與方法，應(yīng)用于顯微鏡光源領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光學(xué)顯微鏡光源系統(tǒng)，照射出來的光通常呈高斯分布，顯微視野中央?yún)^(qū)域亮度最高，四周亮度較低，這種光照不均的問題，在數(shù)字顯微鏡中體現(xiàn)為數(shù)字圖像呈現(xiàn)明暗照度不均，特別是數(shù)字病理全切片成像領(lǐng)域，多個(gè)顯微視野的數(shù)字圖像需要拼接，光照不均則導(dǎo)致拼接后的數(shù)字病理圖像中存在明暗波動(dòng)，必須通過數(shù)字圖像亮度調(diào)整算法進(jìn)行補(bǔ)償，否則造成診斷醫(yī)生的視覺疲勞，降低診斷效率與診斷精度。通常，數(shù)字病理圖像尺寸較大，對(duì)于這樣的大數(shù)據(jù)進(jìn)行亮度補(bǔ)償，計(jì)算效率低下，導(dǎo)致數(shù)字病理成像整體耗時(shí)較大。

為了解決以上問題，高端的顯微鏡系統(tǒng)通常采用特殊設(shè)計(jì)的照明鏡頭，具有代表性為科勒照明，該照明利用集光透鏡、場(chǎng)光闌、聚光器光闌以及聚光器透鏡，按照順序排列在光源和樣品之間，能夠產(chǎn)生非常均勻的樣品照明，保證照明光分布不均所帶來的不良影響在圖像中的不可見。但是，這樣的照明光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用更多的透鏡帶來成本的提升，不利于照明系統(tǒng)的小型化以及低成本化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述顯微照明光照不均的問題，實(shí)現(xiàn)小型化、成本低、功耗低、使用壽命長的顯微鏡照明，本發(fā)明提出一種基于米氏散射的均勻光顯微照明裝置。

本發(fā)明的技術(shù)原理是這樣的：一種基于米氏散射的均勻光顯微照明裝置，其核心器件是一種充滿米氏散射介質(zhì)粒子的固體光學(xué)器件，該器件為透明或半透明的固體，材質(zhì)為光學(xué)樹脂或光學(xué)玻璃，具有將入射光束進(jìn)行均勻散射輸出的性能。在米氏散射器件的兩側(cè)，分別放置光源以及聚光鏡，光源一端為光束入射端，聚光鏡一端為光束輸出端。為了使入射光進(jìn)入米氏散射器件后不從器件向外透射，在米氏散射器件外側(cè)包裹中空鏡筒，為了提升光源的光照利用率，可對(duì)鏡筒內(nèi)壁進(jìn)行全反射膜鍍膜處理，為了進(jìn)一步降低成本且光照亮度足夠的情況下，可對(duì)鏡筒內(nèi)壁進(jìn)行黑色氧化處理。

當(dāng)光源發(fā)出的光束照射入米氏散射器件后，由于器件內(nèi)部充滿介質(zhì)粒子，光束遇到這些粒子會(huì)發(fā)生大量的米氏散射，這些散射的光在通過米氏散射器件的過程中不斷地進(jìn)行散射與疊加，最終輸出光照均勻的光。

當(dāng)鏡筒內(nèi)壁為全反射鍍膜時(shí)，在米氏散射器件內(nèi)發(fā)生散射的光，被鏡筒內(nèi)壁反射，并在期間內(nèi)不斷地發(fā)生散射、疊加與反射，導(dǎo)致光強(qiáng)損耗較少，米氏散射器件輸出的光強(qiáng)較亮。

當(dāng)鏡筒內(nèi)壁為黑色氧化處理時(shí)，在米氏散射期間內(nèi)發(fā)生散射的光，照射到鏡筒內(nèi)壁，將不反射或者反射光極弱，導(dǎo)致光在米氏散射器件內(nèi)傳輸?shù)膿p耗較大，米氏散射期間輸出的光強(qiáng)較弱。

當(dāng)光源采用彩色發(fā)光二極管時(shí)，由于二極管制作工藝原因，紅色光、藍(lán)色光、綠色光三種發(fā)光二極管不能集成于相同位置，經(jīng)過聚光鏡，形成位于不同位置的三個(gè)焦點(diǎn)，導(dǎo)致顯微觀察出現(xiàn)色彩偏差。但是，基于米氏散射理論，米氏散射的程度跟波長無關(guān)，光子散射后性質(zhì)保持不管，因此，經(jīng)過米氏散射器件，盡管三種發(fā)光二極管處于不同的位置，但是仍然獲得穩(wěn)定的均勻白色輸出，且能夠通過聚光鏡，形成一個(gè)焦點(diǎn)。

當(dāng)光源采用白光發(fā)光二極管時(shí)，每一個(gè)二極管發(fā)出的白色光，其光譜成分均不相同，但是，基于上述米氏散射理論，經(jīng)過米氏散射器件所輸出的白色光，盡管發(fā)光二極管不同，但仍能形成穩(wěn)定均勻的白光輸出，提升了光源的穩(wěn)定性。

本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：