暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，具有样品台，所述样品台物镜焦点处用于放置样品，所述样品台一侧设置由若干台不同波长光源排列而成的光束发射单元，所述样品台另一侧依序设置光束处理单元、用于放大光束以保证光斑完整的照射在光束过滤单元的光束放大单元、光束过滤单元以及光束接收单元。本发明专利技术适用于生物观察检测，并且使用便捷，成本低，具有良好成像效果。

Multi-mode synchronous imaging microscopic imaging device with dark field, bright field, phase contrast and fluorescence

【技术实现步骤摘要】
暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置
本专利技术涉及成像装置，尤其是涉及暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置。
技术介绍
光学显微镜是不同学科中普遍存在的工具，提供材料和生物标本的详细可视化。在过去的几十年中，显微镜的不断进步已经引入了许多新的成像方式。然而，明场，暗场和相位对比显微镜仍然代表了最常见和广泛使用的非染色成像方法。明场(BF)显微镜通过映射穿过样本的光的强度调制来提供图像。虽然它是最简单和最常见的显微镜形式，但它不适合观察半透明样品，如未标记细胞和薄组织样本，因为这些样本在可见光下不会表现出强烈的衰减。暗场(DF)显微镜可以生成薄对象的高对比度图像，对样本边缘敏感。DF显微镜采用超出光学成像系统可捕获的最大角度的倾斜光照射，从而最小化未散射的背景，同时收集来自样品的散射光。相衬显微镜，例如Zernike和微分干涉对比(DIC)显微镜，通过将照射样品的光的光学相位延迟呈现为强度分布来提供图像。在论文“Quantitativephaseimagingusingapartitioneddetectionaperture”(OPTICSLETTERS/Vol.37,No.19/October1,2012)中，描述了一种非干涉技术来进行定量相衬成像，但仍只能实现单一的成像模式。尽管明场，暗场和相位对比图像提供了样本的互补信息，但是在传统显微镜中同时采集这些图像是不可行的，因为每种模态都需要不同的光学布置和专用光学元件。此外，成像模式之间的转换伴随着时间和额外光学元件的浪费，不够节能便捷。在论文“Real-timebrightfield,darkfield,andphasecontrastimaginginalight-emittingdiodearraymicroscope”(JournalofBiomedicalOptics19(10),106002(October2014))和Microscopyrefocusinganddark-fieldimagingbyusingasimpleLEDarray(October15,2011/Vol.36,No.20/OPTICSLETTERS)中，均提出了一种利用LED阵列实现多模式照明成像的方法，但都无法解决同步成像的问题，需要频繁地切换光源得到预期效果。此外，市场现有的荧光检测显微镜功能单一，仅可实现特定物质的荧光检测。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，旨在适用于生物观察检测，并且使用便捷，成本低，同时具有良好成像效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，具有样品台，所述样品台物镜焦点处用于放置样品，所述样品台一侧设置由若干台不同波长光源排列而成的光束发射单元，所述样品台另一侧依序设置光束处理单元、用于放大光束以保证光斑完整的照射在光束过滤单元的光束放大单元、光束过滤单元以及光束接收单元。进一步：所述光束发射单元具有405nm激光器、488nm激光器、532nm激光器、638nm激光器；所述405nm激光器以小于48.6°的入射角入射到样品台；所述488nm激光器与405nm激光器关于光轴对称；所述532nm激光器以大于48.6°的入射角入射到样品台；所述638nm激光器与532nm激光器关于光轴对称。进一步：所述光束处理单元由放大倍率为20倍、数值孔径NA为0.75的物镜组成。进一步：所述光束放大单元放大倍数为1.67，由焦距为30mm的第一透镜、焦距为50mm的第二透镜以及光阑组成，所述第一透镜布置在一侧，所述第二透镜布置在另一侧，所述光阑布置在第一透镜的像方焦平面处。进一步：所述光束过滤单元具有依序布置的两组透镜阵列A，一组滤波片阵列以及一组透镜阵列B；每组透镜阵列A由四个子透镜A组成，以“田”字状分布，用于将光束分为4束光束，对应地射向滤波片阵列的四个窗口；所述滤波片阵列由四个子滤波片组成，以“田”字状分布，用于将接收到的光对应不同波长过滤，使每个窗口只透过对应波长的光并射向透镜阵列B；所述透镜阵列B由四个子透镜B组成，以“田”字状分布，用于将四束光线分别聚焦于由图像传感器构成的成像用光束接收单元。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术因为含有四套波长不同的光源，且两两成组，每组入射角度不同，可形成暗场、明场、相衬的同步成像，实现对不同物品的观测及多种模式的同步观测。(2)本专利技术同时采用了两种荧光波段光源，可实现对特定荧光物质的检测。(3)本专利技术所涉及的透镜阵列和滤波片阵列，将光分为四束，投射向滤波片的四个通道，通过滤波作用，可实现分区显示，最终在图像传感器上形成四个区域的像。(4)本专利技术能够解决市场上传统显微镜功能单一，无法同步实现多模式成像的问题，操作简单，易于实现，能够填补市场上多功能显微镜的空缺，并且具有易操作、成本低的优点。附图说明图1为暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置结构图。图2为透镜阵列A中子透镜A排列示意图。图3为滤波片阵列中四个子滤波片排列示意图。具体实施方式参见图1到图3，一种暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，具有样品台2，所述样品台2物镜焦点处用于放置样品，所述样品台一侧设置由若干台不同波长光源排列而成的光束发射单元1，所述样品台2另一侧依序设置光束处理单元3、用于放大光束以保证光斑完整的照射在光束过滤单元5的光束放大单元4、光束过滤单元5以及光束接收单元6。样品台2为可上下位移平台，以保证光束汇聚点照射在样品上。本实施例中，所述光束发射单元用来以不同角度发射不同波长的光，具有405nm激光器11、488nm激光器12、532nm激光器13、638nm激光器14；所述405nm激光器11以小于48.6°的入射角入射到样品台，使用时，需首先调整使其准直，并保证光线射入物镜；所述488nm激光器12与405nm激光器11关于光轴对称，使用方法同上，这两组激光用来实现明场和相衬的成像；所述532nm激光器13以大于48.6°的入射角入射到样品台，使用时需首先调整使其准直，并保证光线经由样品，却不射入到物镜；所述638nm激光器14与532nm激光器13关于光轴对称，使用方法同上。光束发射单元有两种工作模式。模式一：打开405nm激光器11，488nm激光器12，630nm激光器，用于对荧光物质EGFP(增强绿色荧光蛋白)的检测，EGFP的激发波长在480nm左右，发射波长在530左右。模式二：打开405nm激光器，488nm激光器，530nm激光器，用于对荧光物质PPIX(原卟啉)的检测，PPIX的激发波长在405nm左右，发射波长在638nm左右。需要说明的是，光束发射单元1中为四套不同波长的光源，每套光源出射光均为准直光，波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4。(分别对应630nm激光器13、488nm激光器12、405nm激光器11、530nm激光器14)其中，λ1、λ2、λ3波长的光源为一组，λ2、λ3、λ4波长的光源为一组，使用时，只开启其中一组光源，即λ1或λ4波长的光源关闭。当开启λ1、λ2、λ3波长的光源时，λ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，其特征在于，具有样品台(2)，所述样品台(2)物镜焦点处用于放置样品，所述样品台一侧设置由若干台不同波长光源排列而成的光束发射单元(1)，所述样品台(2)另一侧依序设置光束处理单元(3)、用于放大光束以保证光斑完整的照射在光束过滤单元(5)的光束放大单元(4)、光束过滤单元(5)以及光束接收单元(6)。

【技术特征摘要】
1.一种暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，其特征在于，具有样品台(2)，所述样品台(2)物镜焦点处用于放置样品，所述样品台一侧设置由若干台不同波长光源排列而成的光束发射单元(1)，所述样品台(2)另一侧依序设置光束处理单元(3)、用于放大光束以保证光斑完整的照射在光束过滤单元(5)的光束放大单元(4)、光束过滤单元(5)以及光束接收单元(6)。2.根据权利要求1所述的暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，其特征在于：所述光束发射单元具有405nm激光器(11)、488nm激光器(12)、532nm激光器(13)、638nm激光器(14)；所述405nm激光器(11)以小于48.6°的入射角入射到样品台；所述488nm激光器(12)与405nm激光器(11)关于光轴对称；所述532nm激光器(13)以大于48.6°的入射角入射到样品台；所述638nm激光器(14)与532nm激光器(13)关于光轴对称。3.根据权利要求1所述的暗场、明场、相衬、荧光多模式同步成像显微成像装置，其特征在于：所述光束处理单元(3)由放大倍率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴博，周正萌，张大伟，王凯民，郑璐璐，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31