一种便于阵列应用的显微镜制造技术

本实用新型专利技术涉及显微镜技术领域，具体为一种便于阵列应用的显微镜，包括显微镜本体，所述显微镜本体包括用于放置实验样品的载物台和显微镜单体，所述显微镜单体包括依次连接的入射线聚焦光学元件、二向色镜振镜、大视场角显微物镜和依次连接的滤光片、聚焦透镜、二维光电检测器，二向色镜振镜的第一输出端与大视场角显微物镜的输入端相连，二向色镜振镜的第二输出端与滤光片的输入端相连。采用本方案能够降低显微镜单体的成本，减小显微镜单体的体积，从而便于实现显微镜单体的阵列应用。

【技术实现步骤摘要】
一种便于阵列应用的显微镜
本技术涉及显微镜
，具体为一种便于阵列应用的显微镜。
技术介绍
传统的显微物镜是一种大孔径角和小视场角(Nikon物镜的视场角约为7.15度)的光学系统，由于显微物镜被用来提供极高的分辨率，其放大率较高造成视场很小，2001年MartinOheim等(M.Oheim,etal.,JournalofNeuroscienceMethods,vol.111,no.1,pp.29–37,(2001))对近似数值孔径的高放大率物镜和低放大率物镜的性能进行对比，指出增大物镜前孔径(OFA)对于提高荧光的收集效率有很大好处，特别对于深部的非线性光学激发来说，文中所测试的Olympus20XNA0.95物镜相对于63XNA0.9物镜可提供10倍以上的荧光收集效率，因此，最近Olympus推出了10XNA0.6物镜和一系列25XNA0.95-1.05物镜，尼康也推出了CFI7516XNA0.8物镜和25XNA1.1物镜。这些低放大率，高数值孔径的物镜主要依靠大大提高光束直径(～15mm)从而带来了大视场，大通光量的优点，其视场角与原有小光束直径(～5mm)的物镜保持一致，由于世界上激光扫描显微镜的扫描振镜的供应商基本只有CambridgeTechnologyInc，因此扫描振镜的入射光束的直径基本小于5mm，扫描振镜的入射光束的直径d1，物镜的入射光束的直径d2，扫描透镜的焦距f1，套筒透镜的焦距f2，扫描振镜的半光学扫描角度s1和物镜的半视场角s2(＝套筒透镜的半光学角度)有如下关系：d1/d2＝f1/f2＝tan(s2)/tan(s1)其中d1<5mm，d2，f2和s2根据厂家和型号的不同为不同的固定数值，因此传统激光扫描显微镜的视场，工作距离，焦距，数值孔径等存在以上关系，互相约束。以近期发表的某论文为例(MuratYildirim，etal,NatureCommunications，vol10,Articlenumber:177(2019))，文中为活体动物三光子激发脑功能成像定制了一款物镜，该物镜的入瞳直径为15mm，该系统的扫描透镜和套筒透镜的焦距分别为75mm和375mm，焦距比为1:5，因此根据公式1，扫描振镜入射光束直径为3mm，由于扫描振镜的半光学扫描角度为10度，因此该物镜的半视场角仅仅为2度，与尼康，奥林巴斯物镜的5.7-7.125度视场角相比，由于传统激光扫描显微镜的特点，这款定制物镜的视场受到了很大限制，然而当采用了二向色镜扫描成像技术后，二向色镜扫描振镜位于物镜的后焦平面位置，二向色镜扫描振镜造成的光束偏转的角度等于物镜的视场角，相当于大大扩展物镜的视场角。如果上文的系统使用了二向色镜扫描成像技术，其定制物镜的视场角可以从+/-2度扩展到扫描振镜相同的+/10度，视场面积扩大至～25倍(前提是该物镜的光学结构能承受大视场角)。因此，传统显微物镜中为高数值孔径和大工作距离所需的大光束直径与大视场角不可兼得，从而在实现大视场需要很大的光束直径，使物镜体积大，结构复杂，成本高。
技术实现思路
本技术意在提供一种便于阵列应用的显微镜，能够降低显微镜单体的成本，减小显微镜单体的体积，从而便于实现显微镜单体的阵列应用。本技术提供基础方案：一种便于阵列应用的显微镜，包括显微镜本体，所述显微镜本体包括用于放置实验样品的载物台和显微镜单体，所述显微镜单体包括依次连接的入射线聚焦光学元件、二向色镜振镜、大视场角显微物镜和依次连接的滤光片、聚焦透镜、二维光电检测器，二向色镜振镜的第一输出端与大视场角显微物镜的输入端相连，二向色镜振镜的第二输出端与滤光片的输入端相连。基础方案的工作原理及有益效果：入射线聚焦光学元件产生的激光信号经二向色镜振镜、大视场角显微物镜输入实验样品，实验样品激发的非线性光学信号经大视场角显微物镜、二向色镜振镜、滤光片、聚焦透镜被二维光电检测器收集。与传统显微镜相比，本方案减少了套筒透镜和扫描透镜两个部件，使得显微镜单体的成本降低。同时通常套筒透镜的焦距为180-200毫米，扫描透镜的焦距为几十毫米，造成了显微镜激发扫描光路必须具有半米左右的光路长度。随着二者的减少，在实现无需大光束直径兼顾高数值孔径和大工作距离的大视场的情况下，使得显微镜激发扫描光路变得极为紧凑，从而使得显微镜单体的体积减小，进而便于实现显微镜单体的阵列应用。进一步，所述显微镜单体还包括依次连接的出射线聚焦光学元件、外部激光收集器，二向色镜振镜的第三输出端与出射线聚焦光学元件的输入端相连。有益效果：入射线聚焦光学元件产生的激光信号经二向色镜振镜、出射线聚焦光学元件被外部激光收集器收集。通过外部激光收集器对二向色镜振镜透射的激光信号进行收集。进一步，所述显微镜单体还包括出射线聚焦光学元件，二向色镜振镜的第三输出端与出射线聚焦光学元件的输入端相连，出射线聚焦光学元件的输出端与另一显微镜本体相连。有益效果：入射线聚焦光学元件输出的激光信号经二向色镜振镜、出射线聚焦光学元件输入另一显微镜单体。在显微镜单体的阵列应用中，出射线聚焦光学元件输出的激光信号不再被外部激光收集器收集，而是作为另一显微镜本体的输入，从而使得所有显微镜本体在相同的激发波长和相近的激发功率下进行工作。进一步，所述入射线聚焦光学元件的焦点位于二向色镜振镜的表面，所述二向色镜振镜位于大视场角显微物镜的后焦平面。有益效果：显微镜单体的入射线聚焦光学元件进行线聚焦，聚焦的线状焦点位于二向色镜振镜的表面，并反射进大视场角显微物镜，由于二向色镜振镜位于大视场角显微物镜的后焦平面，因此激光信号在大视场角显微物镜的前焦平面形成一个与位于二向色镜振镜的表面的线状焦点成90度夹角的线状焦点。进一步，所述入射线聚焦光学元件包括柱状透镜、梯度折射率透镜、衍射光学元件、超表面透镜中的一种或多种。有益效果：柱状透镜、梯度折射率透镜、衍射光学元件、超表面透镜为常用光学元件，其使用简单，容易获得，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。进一步，所述大视场角显微物镜包括折射透镜、反射透镜、衍射光学元件、超表面透镜中的一种或多种。有益效果：折射透镜、反射透镜、衍射光学元件、超表面透镜为常用光学元件，其使用简单，容易获得，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。进一步，所述出射线聚焦光学元件包括柱状透镜、梯度折射率透镜、衍射光学元件、超表面透镜中的一种或多种。有益效果：柱状透镜、梯度折射率透镜、衍射光学元件、超表面透镜为常用光学元件，其使用简单，容易获得，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。进一步，所述显微镜单体还包括依次连接的分束元件、功率调节器，所述功率调节器的输出端与入射线聚焦光学元件的输入端相连。有益效果：分束元件输出的激光信号经功率调节器输入入射线聚焦光学元件。通过分束元件获取入射激光，通过功率调节器实现功率调节。进一步，所述载物台为能够多轴移动的机械载物台或电动载物台。有益效果：由于激光信号在大视场角显微物镜的前焦平面形成一个与位于二向色镜振镜的表面的线状焦点成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便于阵列应用的显微镜，包括显微镜本体，所述显微镜本体包括用于放置实验样品的载物台和显微镜单体，其特征在于：所述显微镜单体包括依次连接的入射线聚焦光学元件、二向色镜振镜、大视场角显微物镜和依次连接的滤光片、聚焦透镜、二维光电检测器，二向色镜振镜的第一输出端与大视场角显微物镜的输入端相连，二向色镜振镜的第二输出端与滤光片的输入端相连。/n

【技术特征摘要】
20190315 CN 20191019712461.一种便于阵列应用的显微镜，包括显微镜本体，所述显微镜本体包括用于放置实验样品的载物台和显微镜单体，其特征在于：所述显微镜单体包括依次连接的入射线聚焦光学元件、二向色镜振镜、大视场角显微物镜和依次连接的滤光片、聚焦透镜、二维光电检测器，二向色镜振镜的第一输出端与大视场角显微物镜的输入端相连，二向色镜振镜的第二输出端与滤光片的输入端相连。


2.根据权利要求1所述的一种便于阵列应用的显微镜，其特征在于：所述显微镜单体还包括依次连接的出射线聚焦光学元件、外部激光收集器，二向色镜振镜的第三输出端与出射线聚焦光学元件的输入端相连。


3.根据权利要求1所述的一种便于阵列应用的显微镜，其特征在于：所述显微镜单体还包括出射线聚焦光学元件，二向色镜振镜的第三输出端与出射线聚焦光学元件的输入端相连，出射线聚焦光学元件的输出端与另一显微镜本体相连。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种便于阵列应用的显微镜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐英舜，
申请(专利权)人：江苏德恩医学技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32