[發(fā)明專利]一種超短焦距的雙透鏡顯微系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110596878B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 張偉華;謝杭烽;邊捷
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/24;G02B21/06
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務所 32305
• 代理人: 李媛媛

本發(fā)明公開了一種超短焦距的雙透鏡顯微系統(tǒng)。該顯微系統(tǒng)包括顯微裝置和手機，顯微裝置包括透鏡組和光源，透鏡組由兩片凸面相對的平凸透鏡組成；光源位于透鏡組的下方，手機的鏡頭放置在透鏡組的上方。本發(fā)明的顯微裝置具有放大倍數(shù)高、分辨率高、邊緣畸變較小、成本低廉、小巧便攜的優(yōu)點，配合手機使用可以達到高質(zhì)量的放大成像，在復雜情景下尤其是家居化診療方面，應用前景十分廣闊。

技術領域

本發(fā)明涉及顯微鏡成像應用技術領域，尤其涉及一種超短焦距的雙透鏡顯微系統(tǒng)。

背景技術

隨著手機技術的快速發(fā)展，現(xiàn)有的智能手機與人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸畹慕Y合日益緊密。考慮到手機高度普及、相對低廉的價格，兼之其本身高清晰圖像記錄與存儲能力，以及配套軟件端完整的圖片處理、電子放大等功能，圍繞手機制備顯微系統(tǒng)，用以取代傳統(tǒng)笨重、價格昂貴的顯微裝置擁有極為廣闊的市場前景，成為了時下研究熱點。而搭建手機顯微系統(tǒng)，鏡頭的選擇無疑是重中之重。

經(jīng)過較長時間的發(fā)展迭代，現(xiàn)有的透鏡方案在“由實驗室走向家居”方向上取得了扎實的進步，但都仍存在著不可忽略的缺陷，極大制約了其在現(xiàn)實生活場景下的廣泛使用：1)使用球透鏡——邊緣畸變過于明顯、有效放大區(qū)域太小的性能硬傷，使其無法滿足大多數(shù)實驗對成像質(zhì)量的要求；2)物鏡加上增倍鏡——整體成本高昂，笨重龐大不便攜；3)倒置手機鏡頭——價格較高，放大倍數(shù)固定，焦距固定無法調(diào)節(jié)。

為了擴展應用場景、降低成本，在保證較高分辨率的基礎上，使用自制低成本透鏡取代傳統(tǒng)顯微物鏡作為成像設備已經(jīng)越來越成為潮流。在自制透鏡的眾多選項中，PDMS(polydimethylsiloxane聚二甲基硅氧烷)透鏡無疑是十分具有吸引力的一項，具有制備工藝簡單、成本低廉、小巧便攜、易于存儲等優(yōu)點。不過，現(xiàn)有技術通常是使用單片PDMS平凸透鏡作為附加透鏡，不可避免地存在邊緣畸變明顯、放大倍數(shù)小、工作距離需精細調(diào)節(jié)等缺點，不利于手機顯微裝置的整體使用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上現(xiàn)有技術的情況，本發(fā)明的目的在于提供一種基于兩片PDMS平凸透鏡的新型顯微系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有鏡頭方案存在的諸多缺點。運用該新型超小焦距、小畸變、低成本的顯微系統(tǒng)，可以在家居條件下，便捷地對樣品進行顯微成像。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種超短焦距的雙透鏡顯微系統(tǒng)，包括顯微裝置和手機，顯微裝置包括透鏡組和光源，透鏡組由兩片凸面相對的平凸透鏡組成；光源位于透鏡組的下方，手機的鏡頭放置在透鏡組的上方。

進一步地，透鏡組的兩片平凸透鏡的凸面之間距離可調(diào)。

進一步地，所述顯微裝置上還設有夾持裝置。所述夾持裝置與顯微裝置的固定方式采用機械連接、粘貼、卡接或者榫接。

進一步地，所述顯微裝置還設有樣品盒，光源設置在樣品盒的底部，樣品放置在透鏡組和光源之間。

進一步地，所述樣品盒的外殼上設有卡槽。

進一步地，所述光源包括LED燈以及電源。所述電源為紐扣電池、干電池、鋰離子電池、鎳氫電池或者鉻鎳電池。

與現(xiàn)有的顯微系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)雙片PDMS平凸透鏡的成像放大倍數(shù)是單片PDMS透鏡的2倍，同時減小了邊緣畸變，視場更大、成像更均勻。

(2)本發(fā)明的顯微系統(tǒng)具有超短焦距(焦距在1～2.5mm范圍內(nèi))，同時通過設計兩片平凸透鏡的間距及其凸面曲率，可以對裝置焦距進行微調(diào)，能夠滿足復雜現(xiàn)實條件下的成像要求。

(3)顯微裝置中集成有照明裝置、夾持裝置和樣品卡槽口，使用方便，配合手機使用可得到高質(zhì)量的放大成像。

(4)本發(fā)明顯微裝置體積小，重量只有二百克左右；價格低廉，硬件成本在10元人民幣以內(nèi)。