一种微型荧光显微成像模块制造技术

本发明专利技术公开了一种微型荧光显微成像模块，包括成像镜头模组以及照明装置；成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜和筒镜、设于筒镜像侧的具有高空间采样率的图像传感器、以及设于物镜前方、或物镜与筒镜之间、或筒镜与图像传感器之间的发射滤光片；照明装置与成像镜头模组分开设置，形成对样本的均匀照明；照明装置的激发光路与成像镜头模组的探测光路分开设置。本发明专利技术采用近似对称结构设计物镜与筒镜，结合高空间采样率的传感器，在低放大倍率下实现高分辨率成像。这样的设计能够有效缩短共轭距，解决了将显微镜微型化后像距依然很长的问题。三种激发照明方案省去了添加激发滤光片和二向色镜的设置，可满足对不同观察样本的照明需求。

A micro fluorescence micro imaging module

【技术实现步骤摘要】
一种微型荧光显微成像模块
本专利技术涉及光学成像领域，尤其涉及一种微型荧光显微成像模块。
技术介绍
在生命科学领域，常需要使用到荧光显微镜。荧光显微镜通常包含光源、激发滤光片、二向色镜、物镜、发射滤光片、筒镜、探测器等器件。光源经过激发滤光片得到激发光，经二向色镜反射进入物镜，聚焦至样本表面。激发出的荧光信号经物镜收集，经过二向色镜、滤光片后由筒镜成像至探测器靶面。这种显微镜通常具有一定的放大倍数，必然造成物距短、像距长，像方空间必须留有足够的空间来满足这种光路设置要求。另外，光源需要接市电，探测器如CCD或者CMOS也需要接市电或者电脑供电，图像的显示和存储还需要连接电脑。再者，显微镜还必须带有调焦机构，无论是手动调焦还是自动调焦，其机械结构都较为复杂，占据不小的空间。正因为以上这些原因，荧光显微镜通常体积较大，结构复杂，造价高，且不具备便携性。荧光显微镜能够成像的核心部件是物镜和筒镜，制约其不能小型化的主要因素是系统存在较大放大倍率，导致筒镜的焦距通常很长。并且滤光片组依旧沿用之前的设置进行微缩，没有进一步考虑其小型化设计。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种微型荧光显微成像模块。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微型荧光显微成像模块，包括成像镜头模组以及照明装置；所述成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜和筒镜、设于所述筒镜像侧的具有高空间采样率的图像传感器、以及设于所述物镜前方、或所述物镜与所述筒镜之间、或所述筒镜与所述图像传感器之间的发射滤光片；所述照明装置与所述成像镜头模组分开设置，形成对样本的均匀照明；所述照明装置的激发光路与所述成像镜头模组的探测光路分开设置；所述探测光路从物方到像方依次为样本、发射滤光片、物镜、筒镜和图像传感器；或样本、物镜、发射滤光片、筒镜和图像传感器；或样本、物镜、筒镜、发射滤光片和图像传感器。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述物镜和所述筒镜组成镜头组，所述镜头组的物面至像面于光轴上的距离为TTL，所述镜头组的物侧表面至像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足如下关系：0.15≤TD/TTL≤0.9；所述物镜的焦距f1和所述筒镜的焦距f2之间满足如下关系：0.1≤f1/f2≤10；所述镜头组的光学筒长满足如下关系：0.2≤TTL/(f1+f2)≤15；所述物镜的物方主平面至所述物面的距离LObj满足如下关系：0.5f1≤LObj≤1.5f1；所述筒镜的像方主平面到所述像面的距离LIma满足如下关系式：0.5f2≤LIma≤1.5f2。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述照明装置包括设置在所述物镜外围的激发光源、以及与所述激发光源对应的匀光导光板；所述激发光源发出的光线经所述匀光导光板后形成对所述样本的均匀照明。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述激发光源包括多个，并呈环形均匀分布在所述物镜外围；所述匀光导光板为设置在所述激发光源的出光方向上的环形导光板；并且所述环形导光板的端面与所述物镜靠近所述样本的端面基本齐平。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述照明装置包括设置在所述样本一侧的激发光源；所述激发光源发出的光线从所述样本侧方照射到目标区域。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，微型荧光显微成像模块还包括设置在所述成像镜头模组一侧的支撑臂；所述激发光源安装在所述支撑臂上。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述照明装置设置于所述样本下方，包括对应设置于所述物镜视场外围下的第一激发光源、与所述第一激发光源对应的第一匀光导光板、以及对应于所述物镜视场边缘设置的遮挡板，光线从所述样本侧下方照射到目标区域。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述照明装置还包括对应设置于所述物镜视场下的第二激发光源、以及与所述第二激发光源对应的第二匀光导光板，光线从所述样本正下方照射到目标区域；所述遮挡板分别将所述第一激发光源和所述第二激发光源、所述第一匀光导光板和所述第二匀光导光板隔离。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述微型荧光显微成像模块还包括支撑座，所述支撑座包括支撑臂、以及固定在所述支撑臂末端的底座；所述支撑臂从所述样本侧方对其进行固定。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述激发光源为激光二极管或发光二极管；所述物镜和所述筒镜分别由至少三片透镜组成。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述微型荧光显微成像模块还包括带有USB接口的驱动电路板，用于驱动所述照明装置和所述图像传感器；和或设于所述物镜前方的保护玻璃。优选地，在本专利技术所述的微型荧光显微成像模块中，所述微型荧光显微成像模块还包括调焦马达，带动物镜、或筒镜、或由物镜、发射滤光片和筒镜组成的整体移动以实现调焦。通过实施本专利技术，具有以下有益效果：本专利技术基于传统的无限远校正荧光显微镜的结构，采用近似对称结构设计物镜与筒镜，结合高空间采样率的传感器，在低放大倍率下实现高分辨率成像。这样的设计能够有效缩短共轭距，解决了将显微镜微型化后像距依然很长的问题。三种激发照明方案省去了添加激发滤光片和二向色镜的设置，可满足对不同观察样本的照明需求。发射滤光片设置的三个不同位置，减小了像差，保证了成像的质量。另外，出于携带方便，操作简单的考虑，整个显微镜的驱动电路只需简单的USB连接即可供电，图像传感器的图像也可以通过该USB连接至电脑、手机端进行显示和存储。此外，该显微成像模块还可以添加调焦马达，由于物镜和筒镜的体积小，重量轻，使用音圈马达等成熟的调焦马达便可以带动透镜组调焦。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术微型荧光显微成像模块第一实施例的结构示意图；图2是本专利技术微型荧光显微成像模块第二实施例的结构示意图；图3是本专利技术微型荧光显微成像模块第三实施例的结构示意图；图4是本专利技术微型荧光显微成像模块第四实施例的结构示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-4所示，本专利技术构造了一种微型荧光显微成像模块，包括成像镜头模组以及照明装置；其中，成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜18和筒镜16、设于筒镜16像侧的具有高空间采样率的图像传感器28、以及设于物镜18前方、或物镜18与筒镜16之间、或筒镜16与图像传感器28之间的发射滤光片17。照明装置与成像镜头模组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型荧光显微成像模块，其特征在于，包括成像镜头模组以及照明装置；/n所述成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜(18)和筒镜(16)、设于所述筒镜(16)像侧的具有高空间采样率的图像传感器(28)、以及设于所述物镜(18)前方、或所述物镜(18)与所述筒镜(16)之间、或所述筒镜(16)与所述图像传感器(28)之间的发射滤光片(17)；/n所述照明装置与所述成像镜头模组分开设置，形成对样本(10)的均匀照明；/n所述照明装置的激发光路与所述成像镜头模组的探测光路分开设置；所述探测光路从物方到像方依次为样本(10)、发射滤光片(17)、物镜(18)、筒镜(16)和图像传感器(28)；或样本(10)、物镜(18)、发射滤光片(17)、筒镜(16)和图像传感器(28)；或样本(10)、物镜(18)、筒镜(16)、发射滤光片(17)和图像传感器(28)。/n

【技术特征摘要】
1.一种微型荧光显微成像模块，其特征在于，包括成像镜头模组以及照明装置；
所述成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜(18)和筒镜(16)、设于所述筒镜(16)像侧的具有高空间采样率的图像传感器(28)、以及设于所述物镜(18)前方、或所述物镜(18)与所述筒镜(16)之间、或所述筒镜(16)与所述图像传感器(28)之间的发射滤光片(17)；
所述照明装置与所述成像镜头模组分开设置，形成对样本(10)的均匀照明；
所述照明装置的激发光路与所述成像镜头模组的探测光路分开设置；所述探测光路从物方到像方依次为样本(10)、发射滤光片(17)、物镜(18)、筒镜(16)和图像传感器(28)；或样本(10)、物镜(18)、发射滤光片(17)、筒镜(16)和图像传感器(28)；或样本(10)、物镜(18)、筒镜(16)、发射滤光片(17)和图像传感器(28)。


2.根据权利要求1所述的微型荧光显微成像模块，其特征在于，所述物镜(18)和所述筒镜(16)组成镜头组，所述镜头组的物面至像面于光轴上的距离为TTL，所述镜头组的物侧表面至像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足如下关系：0.15≤TD/TTL≤0.9；
所述物镜(18)的焦距f1和所述筒镜(16)的焦距f2之间满足如下关系：0.1≤f1/f2≤10；
所述镜头组的光学筒长满足如下关系：0.2≤TTL/(f1+f2)≤15；
所述物镜(18)的物方主平面至所述物面的距离LObj满足如下关系：0.5f1≤LObj≤1.5f1；
所述筒镜(16)的像方主平面到所述像面的距离LIma满足如下关系式：0.5f2≤LIma≤1.5f2。


3.根据权利要求1所述的微型荧光显微成像模块，其特征在于，所述照明装置包括设置在所述物镜(18)外围的激发光源(19)、以及与所述激发光源(19)对应的匀光导光板(29)；
所述激发光源(19)发出的光线经所述匀光导光板(29)后形成对所述样本(10)的均匀照明。


4.根据权利要求3所述的微型荧光显微成像模块，其特征在于，所述激发光源(19)包括多个，并呈环形均匀分布在所述物镜(18)外围；所述匀光导光板(29)为设置在所述激发光源(19)的出光方向上的环形导光板；并且所述环形导光板的端面与所述物镜(18)靠近所述样本(10)的端面基本齐平。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆磊，黄凯，李宁，李梦婷，李培，
申请(专利权)人：肯维捷斯武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42