荧光成像模块制造技术

一种荧光成像模块包含图像传感器及透镜，所述透镜安置于荧光样本与所述图像传感器之间以将所述荧光样本的荧光图像聚焦到所述图像传感器上。所述荧光样本将定位成远离所述透镜一物距。所述透镜定位成远离所述图像传感器一像距。所述像距大于所述物距。照射装置安置于所述荧光样本与所述透镜之间。所述照射装置包含光源及光学元件。所述光源适于沿第一方向朝向所述光学元件发射光。所述光学元件经光学耦合以接收所述光并沿第二方向朝向所述荧光样本重新引导所述光以照射所述荧光样本。

Fluorescence imaging module

A fluorescent imaging module includes an image sensor and a lens disposed between the fluorescent sample and the image sensor to focus the fluorescent image of the fluorescent sample onto the image sensor. The fluorescent sample will be defined as a distance away from the lens. The lens is positioned away from the image sensor as an image distance. The image distance is greater than the distance. An irradiation device is disposed between the fluorescent sample and the lens. The irradiation device comprises a light source and an optical element. The light source is adapted to emit light in the first direction toward the optical element. The optical element is optically coupled to receive the light and redirect the light to the fluorescent sample along the second direction to irradiate the fluorescent sample.

【技术实现步骤摘要】
荧光成像模块
本专利技术大体来说涉及一种荧光成像模块，且更具体来说涉及一种具有能够使照射光朝向荧光样本弯曲的照射装置的荧光成像模块。
技术介绍
荧光显微技术已由于在传统的光学显微术中不容易获得的属性而变为生物学及生物医学中的有价值的工具。荧光物体在吸收激发光之后会发射荧光发射光。多种样品在其被激发光照射时展现自发荧光。对于非自发荧光样品，荧光团的施加已使得可能识别具有高度特异性的细胞及亚显微细胞组分。所添加的荧光团由具有激发波长的照射光激发且发射具有比所述激发波长长的发射波长的光。荧光团为使其自身附着到目标结构的斑点。荧光显微术利用的广泛增长与具有已知激发及发射分布曲线的新的合成及天然荧光团的开发连同众所周知的生物目标紧密相连。图1中描绘荧光显微镜100的实例。白色发光二极管(LED)102照射显微镜载物片上的荧光样本104。显微镜物镜106与镜筒透镜(目镜)108组合而在图像传感器110上获取样本104的图像。使用紫外LED118及蓝色LED116来照射样本104。具有紫外及蓝色波长的照射光激发样本104使得样本104发射荧光。样本104可展现自发荧光或可沾有荧光团。激发滤光器122及120分别过滤由紫外LED118及蓝色LED116发射的激发光。在通过激发滤光器120及122之后的光束由第一二向色镜114组合。来自紫外LED118及蓝色LED116的经组合激发光束由第二二向色镜112反射以照射样本104。来自样本104的所发射荧光透射穿过第二二向色镜112、通过发射滤光器124并在相机110上形成荧光样本104的图像。
技术实现思路
根据本申请案的一个实施例，一种荧光成像模块包括：图像传感器；透镜，其安置于荧光样本与所述图像传感器之间以将所述荧光样本的荧光图像聚焦到所述图像传感器上，其中所述荧光样本将定位成远离所述透镜一物距且其中所述透镜定位成远离所述图像传感器一像距，其中所述像距大于所述物距；及照射装置，其安置于所述荧光样本与所述透镜之间，其中所述照射装置包含光源及光学元件，其中所述光源适于沿第一方向朝向所述光学元件发射光，且其中所述光学元件经光学耦合以接收所述光并沿第二方向朝向所述荧光样本重新引导所述光以照射所述荧光样本。根据本申请案的另一实施例，一种荧光成像模块包括：图像传感器；透镜，其安置于荧光样本与所述图像传感器之间以将所述荧光样本的荧光图像聚焦到所述图像传感器上，其中所述荧光样本将定位成远离所述透镜一物距且其中所述透镜定位成远离所述图像传感器一像距，其中所述荧光样本到所述图像传感器的总距离实质上等于所述像距与所述物距的和；及照射装置，其安置于所述荧光样本与所述透镜之间，其中所述照射装置包含光源及光学元件，其中所述光源适于沿第一方向朝向所述光学元件发射光，且其中所述光学元件经光学耦合以接收所述光并沿第二方向朝向所述荧光样本重新引导所述光以照射所述荧光样本。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。图1展示现有技术的实例性荧光显微镜。图2展示根据本专利技术的教示的实例性荧光成像模块。图3展示根据本专利技术的教示包括截头棱锥体的照射装置。图4图解说明根据本专利技术的教示通过截头棱锥体的两个平行平面的光。图5图解说明根据本专利技术的教示由截头棱锥体弯曲的光。图6A展示根据本专利技术的教示具有正方形基底及正方形顶部的截头棱锥体。图6B以透视图展示根据本专利技术的教示的图6A的截头棱锥体。图7A展示根据本专利技术的教示具有圆形基底及圆形顶部的截头圆锥体。图7B以透视图展示根据本专利技术的教示的图7A的截头圆锥体。图8展示据本专利技术的教示包含用于使光弯曲以照射样本的一组棱镜的照射装置。图9图解说明根据本专利技术的教示安装用于使光弯曲的个别棱镜的框架。图10展示根据本专利技术的教示使用照射装置的实例性荧光成像模块。图11展示根据本专利技术的教示使用照射装置且包括两个图像传感器的实例性荧光成像模块。在图式的所有数个视图中，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为了有助于改进对本专利技术的各种实施例的理解，图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大。此外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本专利技术的这各种实施例的较不受阻挡的观察。具体实施方式在以下描述中，阐述众多特定细节以便提供对本专利技术的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明了，无需采用所述特定细节来实践本专利技术。在其它例子中，为避免使本专利技术模糊，未详细描述众所周知的材料或方法。在本说明书通篇中对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的提及意指结合所述实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各个地方短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个实例”或“一实例”的出现未必全部指代同一实施例或实例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任何适合组合及／或子组合而组合于一个或一个以上实施例或实例中。特定特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述功能性的其它适合组件中。另外，应了解，随本文提供的图是出于向所属领域的技术人员解释的目的且图式未必按比例绘制。如上文所概述，图1中所描绘的荧光显微镜100包含数个二向色镜112及114。二向色镜为相对昂贵的。如下文将描述，根据本专利技术的教示提供不使用二向色镜或使用数目减少的二向色镜的实例性成本减少的荧光成像模块。另外，应注意图1中所描绘的显微镜100包含物镜，因此其贡献于荧光显微镜100的总体长度。特定来说，在显微镜中从显微镜物镜106的焦点到镜筒透镜(目镜)108的焦点的距离标准化为160mm，此称为镜筒长度。此使得从显微镜物镜106到镜筒透镜108的总长度为(f1+160+f2)mm，其中f1及f2分别为显微镜物镜106及镜筒透镜108的焦距。如下文将描述，根据本专利技术的教示揭示具有比显微镜100短的总长度的实例性成本减少的荧光成像模块。在根据本专利技术的教示的实例性荧光成像模块的构造中，可根据以下比率来考虑所要放大率M：其中M为放大率，PSIZE为图像传感器的像素大小，且FSIZE为样本的最小特征的所要分辨率。举例来说，在一个实例中，假定图像传感器具有1.4μm的像素大小且样本的最小特征的所要分辨率为0.2μm。因此，所要放大率M为像素大小除以最小特征大小，其为1.4μm／0.2μm=7。图2图解说明根据本专利技术的教示的荧光成像模块200的一个实例。在所描绘的实例中，白色LED202照射显微镜载物片上的荧光样本204。透镜或透镜系统206在图像传感器210上获取荧光样本204的图像。在所图解说明的实例中，使用紫外LED218及蓝色LED216来直接照射荧光样本204。来自紫外LED218及蓝色LED216的用于照射荧光样本204的光的紫外及蓝色波长激发荧光样本204，使得荧光样本204发射荧光。在一个实例中，荧光样本204展现自发荧光。在另一实例中，荧光样本204沾有荧光团。在一个实例中，任选地包含激发滤光器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光成像模块，其包括：图像传感器；透镜，其安置于荧光样本与所述图像传感器之间以将所述荧光样本的荧光图像聚焦到所述图像传感器上，其中所述荧光样本将定位成远离所述透镜一物距且其中所述透镜定位成远离所述图像传感器一像距，其中所述像距大于所述物距；及照射装置，其安置于所述荧光样本与所述透镜之间，其中所述照射装置包含光源及光学元件，其中所述光源适于沿第一方向朝向所述光学元件发射光，且其中所述光学元件经光学耦合以接收所述光并沿第二方向朝向所述荧光样本重新引导所述光以照射所述荧光样本。

【技术特征摘要】
2013.01.30 US 13/753,8871.一种荧光成像模块，其包括：图像传感器；透镜，其安置于荧光样本与所述图像传感器之间以将所述荧光样本的荧光图像聚焦到所述图像传感器上，其中所述荧光样本将定位成远离所述透镜一物距且其中所述透镜定位成远离所述图像传感器一像距，其中所述像距大于所述物距；及照射装置，其安置于所述荧光样本与所述透镜之间，其中所述照射装置包含光源及光学元件，其中所述光源适于沿第一方向朝向所述光学元件发射光，且其中所述光学元件经光学耦合以接收所述光并沿第二方向朝向所述荧光样本重新引导所述光以照射所述荧光样本。2.根据权利要求1所述的荧光成像模块，其中所述光学元件包含经光学耦合以沿所述第一方向从所述光源接收所述光的第一表面，其中所述光学元件适于使所述光折射以通过所述光学元件的第二表面沿所述第二方向朝向所述荧光样本重新引导所述光以照射所述荧光样本。3.根据权利要求1所述的荧光成像模块，其中所述光源为所述照射装置中所包含的多个光源的第一光源，其中所述多个光源中的每一者适于发射经光学耦合以由所述光学元件接收的光，且其中所述光学元件适于使从所述多个光源中的每一者接收的相应光朝向所述荧光样本折射以照射所述荧光样本。4.根据权利要求3所述的荧光成像模块，其中所述光学元件包括安置于所述荧光样本与所述透镜之间的截头棱锥体，其中所述多个光源中的每一者适于发射经光学耦合以由所述截头棱锥体的多个侧表面中的相应一者接收的光，且其中所述截头棱锥体适于使从所述多个光源中的每一者接收的所述相应光折射并通过所述截头棱锥体的面向所述荧光样本的表面朝向所述荧光样本重新引导从所述多个光源中的每一者接收的所述相应光以照射所述荧光样本。5.根据权利要求4所述的荧光成像模块，其中所述图像传感器适于通过所述截头棱锥体的面向所述荧光样本的所述表面、通过所述截头棱锥体的面向所述透镜的表面且通过所述透镜获取所述荧光样本的所述荧光图像。6.根据权利要求3所述的荧光成像模块，其中所述光学元件包括安置于所述荧光样本与所述透镜之间的截头圆锥体，其中所述多个光源中的每一者适于发射经光学耦合以由所述截头圆锥体的侧表面接收的光，且其中所述截头圆锥体适于使从所述多个光源中的每一者接收的所述相应光折射并通过所述截头圆锥体的面向所述荧光样本的表面朝向所述荧光样本重新引导从所述多个光源中的每一者接收的所述相应光以照射所述荧光样本。7.根据权利要求6所述的荧光成像模块，其中所述图像传感器适于通过所述截头圆锥体的面向所述荧光样本的所述表面、通过所述截头圆锥体的面向所述透镜的表面且通过所述透镜获取所述荧光样本的所述荧光图像。8.根据权利要求3所述的荧光成像模块，其中所述光学元件包括布置于所述荧光样本与所述透镜之间的多个棱镜，其中所述多个光源中的每一者适于发射经光学耦合以由所述多个棱镜中的相应一者的第一表面接收的光，且其中所述多个棱镜中的每一相应一者适于使从所述多个光源中的所述相应一者接收的所述光折射并通过所述多个棱镜中的所述相应一者的第二表面朝向所述荧光样本重新引导从所述多个光源中的所述相应一者接收的所述光以照射所述荧光样本。9.根据权利要求1所述的荧光成像模块，其进一步包括安置于所述荧光样本与所述透镜之间以透射具有发射波长的光的发射滤光器，其中所述图像传感器适于通过所述透镜且通过所述发射滤光器获取所述荧光样本的所述荧光图像。10.根据权利要求9所述的荧光成像模块，其中所述发射滤光器为可移除的。11.根据权利要求9所述的荧光成像模块，其中所述发射滤光器为可互换的。12.根据权利要求1所述的荧光成像模块，其进一步包括：二向色镜，其安置于所述透镜与所述图像传感器之间，其中所述二向色镜适于透射具有发射波长的光且反射具有除所述发射波长以外的波长的光，其中所述图像传感器适于通过所述透镜且通过所述二向色镜获取所述荧光样本的所述荧光图像；及第二图像传感器，其经光学耦合以接收从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏甘达·朱塔穆利亚，哈桑·加德扎利亚，雷俊钊，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US