大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置，包括大功率激光光源、锥透镜、环形聚透镜、反射环、样本，所述大功率激光光源发出的准直单色光经过锥透镜转变为环形光束，环形光束通过环形聚透镜聚焦，聚焦后通过反射环反射至样本表面。本装置相比大视场高分辨显微镜传统的落射照明装置，其照明光不经过物镜镜片而是从物镜镜筒外侧以较大半径的环形光直接斜入射至被测样本面，有效提高轴外照明光束的利用率；无需45度放置的二向色镜进行照明光路和成像光路的分离，简化整体系统，减少系统的色差等像差；环形落射照明提供能量更为均匀的成像，尤其适用于匹配荧光显微技术。

Circular illumination device with large field of view and high resolution fluorescence microscope

The invention discloses a circular falling lighting device of large field high resolution fluorescence microscope, which includes a high-power laser light source, a cone lens, a ring lens, a reflection ring, and a sample. The collimation monochromatic light emitted by the high-power laser source passes through a cone lens into a circular beam, and the ring beam is focused through a ring lens. After focusing, the reflector is reflected to the sample surface. Compared with the traditional lighting device of large field of view high resolution microscope, the device can effectively improve the utilization rate of the light beam with a larger radius from the outside of the lens tube, but not through the lens lens, but it does not need a 45 degree two coloured mirror to illuminate the optical path and imaging. The separation of optical path, simplifying the whole system, reducing the aberration of the system and other aberrations; ring falling lighting provides more uniform imaging of energy, especially for matched fluorescence microscopy.

【技术实现步骤摘要】
大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置
本专利技术主要涉及显微镜的照明领域，尤其涉及一种大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置。
技术介绍
在经历漫长发展后，显微镜具有了较为完整的照明系统，包括光源、集光镜、视场光阑、聚光镜、孔径光阑及辅助透镜等。显微镜照明方式主要有两种，透射式照明和落射式(反射式)照明。这两种照明方式是根据不同的观察对象进行选取：透射式照明主要用于透明标本，如透明生物细胞切片；落射式照明主要用于非透明标本，如金属表面，依靠照明光束在物体表面的反射光通过物镜成像。显微镜照明方式又可分为中心照明和斜照明，中心照明的照明光源的中轴与显微镜的光轴在一条直线上，斜照明的照明光源的中轴与显微镜光轴不在一条直线上，而是与光轴形成某种角度并斜向照射到被检物体上。照明设计的照度值、照明均匀性、物镜入瞳与照明系统出瞳的光瞳匹配、CCD和显微物镜的匹配等参数，将严重影响显微镜系统的成像质量和图像衬度。为满足物镜分辨率和孔径角要求，显微照明系统需要提供足够的照明NA；为满足目镜视场和物镜视场的要求，要求照明系统入射标本面的光束足够大，使得照明光束可以充满整个视场；为提高标本观察效果，照明系统需为成像系统提供足够均匀的标本照明；为满足显微镜添加其他配件时不至于亮度过低，照明系统需提供足够高的光能量。在照明装置能够满足成像分辨率、光斑大小、照明均匀性、照度等需求的情况下，显微镜工作者们开始研究影响观察效果的另一个重要因素——图像衬度。所谓衬度，就是像面上相邻两部分间的黑白对比度或颜色差。现代光学显微镜的光学系统能够在大倍数下产生高分辨率图像，但如果图像没有衬度，标本将变得不可见或不清晰。因此，随着科技的发展进步，各大显微镜公司又专利技术了相衬显微镜、斜照明显微镜、暗场显微镜、微分干涉相衬显微镜、荧光显微镜等新的显微镜照明方式，以提高显微镜成像衬度。但以上衬度技术，都需要在孔径光阑面增加相衬推拉板、暗场推拉板等结构，切换过程复杂，操作灵活性低。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置。本专利技术所采用的技术方案如下：大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置，包括大功率激光光源、锥透镜、环形聚透镜、反射环、样本，所述大功率激光光源发出的准直单色光经过锥透镜转变为环形光束，环形光束通过环形聚透镜聚焦，聚焦后通过反射环反射至样本表面。作为优选，所述大功率激光光源1的功率至少为200mW。作为优选，所述准直单色光选择样本对应的荧光激发光。作为优选，所述锥透镜是一种带一个圆锥面和一个平面的透镜，其平的一面对着大功率激光光源，将准直单色光转变为环形光束。作为优选，所述锥透镜的材质为紫外熔融石英。作为优选，所述反射环的内径半径大于25毫米。本专利技术的有益效果如下：本装置相比大视场高分辨显微镜传统的落射照明装置，其照明光不经过物镜镜片而是从物镜镜筒外侧以较大半径的环形光直接斜入射至被测样本面，有效提高轴外照明光束的利用率；无需45度放置的二向色镜进行照明光路和成像光路的分离，简化整体系统，减少系统的色差等像差；环形落射照明提供能量更为均匀的成像，尤其适用于匹配荧光显微技术。附图说明图1为整体照明装置图；图2为锥透镜示意图；图3为环形聚透镜示意图；图4为环形聚透镜会聚光束效果前后对比图；图5为照明均匀效果图；图中：大功率激光光源1、锥透镜2、环形聚透镜3、反射环4、样本5。具体实施形式下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步的说明。实施例：如图1所示，本专利技术照明装置包括大功率激光光源1、锥透镜2、环形聚透镜3、反射环4、样本5。步骤1：大功率激光光源1发出的准直单色光(荧光激发光)经过锥透镜2转变为环形光束，大功率激光光源1的功率至少为200mW，锥透镜2的原理如图2所示，在折射光线时，遵循斯涅尔定律：nsin(α)＝sin(α+β)其中n为玻璃的折射率，α为锥透镜的锥角，β为折射光与光轴产生的偏转角。锥透镜是一种带一个圆锥面和一个平面的透镜，其平的一面对着准直可以将准直圆形光束转变为环形光束，本装置使用的锥透镜2的材质为高质量紫外熔融石英，通过电脑数控研磨机和抛光机制作，表面质量好，且表面镀有增透膜降低透镜的表面反射率，使透过率最大化。步骤2：经过锥透镜2转化的环形光束通过环形聚透镜3聚焦成细环，环形聚透镜3的结构如图3所示，由正透镜截面绕其外侧的数轴中心旋转360得到。环形聚透镜3的转换效果如图4所示，将宽环形光束转换为细环形光束，减少照明光束的发散损耗。步骤3：经过环形聚透镜3的细环形光束通过反射环4反射至样本表面5。反射环4为圆台管形状，设置反射环的内径、外径及高度，保证内环半径大于25mm，以方便套在物镜镜筒外侧，且反射环斜面角度能将环形光束精准反射至样品表面，最终产生高均匀、高亮度的环形照明。最终的成像效果如图5所示，照明能量损耗在10％以内，照明均匀性良好，整体波动不超过总体能量的15％，由于针对荧光成像，在此不考虑照明角度分布。本专利技术照明装置的照明光不经过物镜镜片而是从物镜镜筒外侧以较大半径的环形光直接斜入射至被测样本面，相比传统照明系统，能量损耗更小，且分布更为均匀，可以保证后续成像的分辨率和反衬度。本装置尤其适用于荧光成像，由于荧光发光方向与激发光的方向无关，呈球体辐射，本照明系统仅需考虑打在样本表面的光强，而无需考虑光线角度分布。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置，其特征在于，包括大功率激光光源、锥透镜、环形聚透镜、反射环、样本等，所述大功率激光光源发出的准直单色光经过锥透镜转变为环形光束，环形光束通过环形聚透镜聚焦，聚焦后通过反射环反射至样本表面。

【技术特征摘要】
1.大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置，其特征在于，包括大功率激光光源、锥透镜、环形聚透镜、反射环、样本等，所述大功率激光光源发出的准直单色光经过锥透镜转变为环形光束，环形光束通过环形聚透镜聚焦，聚焦后通过反射环反射至样本表面。2.根据权利要求1所述的大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置，其特征在于，所述大功率激光光源1的功率至少为200mW。3.根据权利要求1所述的大视场高分辨荧光显微镜的环形落射照明装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈亦兵，胡静，陈浩，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33