CN102565907A - 一种二色相镜滤光薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种二色相镜滤光薄膜，其要点在于它包括支撑底衬和至少两个具有不同透射波长和反射波长的二色相镜滤光片，二色相镜滤光片按单个队列排列固定在支撑底衬上，在二色相镜滤光片表层还设有透明的保护层。由于本发明的二色相镜滤光片至少两个具有不同透射波长和反射波长，一次测量至少可得到被测目标物的两个波长的荧光信息，简化了检测过程和设备。本发明可以弯曲成卷状，形同照相用的胶卷，操作方便、造价低、所占空间小、重量轻并且透光率高，大幅度的提高了光谱分辨率，在显微荧光采集系统装置中，克服了二色相镜体积庞大、光路复杂的弊端，只需转动二色相镜滤光薄膜两端的转动轮，就可以简便的实现多套二色相镜对目标物不同波长或荧光的收集。
Description
技术领域
本发明涉及二色相镜成像技术领域，尤其涉及一种二色相镜滤光薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
目前市场上使用的生物医学仪器和显微荧光仪器都是利用二色相镜的光谱特性，激发光源、二色相镜和生物样品（被测目的物）平面设置为互成45度角，激发光源发出平行波长光全透过二色相镜对生物样品进行照射，生物样品受激辐射发出自有荧光，自有荧光波长照射到二色相镜进行全反射，多光谱照相和其他光学摄像仪器对生物样品自有荧光在一定的光谱范围内进行拍摄成像，完成生物样品的观察和检测。一块二色相镜一次只能得到被测目标物的一个波长的荧光信息，要想得到被测目标物的不同光谱的荧光信息图象，要通过多组二色相镜配合使用。这样就使得分光光路十分复杂，造成仪器本身体积和重量的庞大，同时二色相镜分光器件的增加使仪器本身造价高昂，不利于普遍的推广和使用，特别是在有多个激发光源的情况下，在生物医学观察生物荧光信息等微弱信息的检测应用上，使用分立的二色相镜受到更大的应用局限。
发明内容
本发明的目的在于克服上述二色相镜存在的缺陷，提供一种对目标被测目的物的波长（荧光）进行多种收集、客观反映被测目的物的光谱特性，快速、实时的在成像系统中成像，获取被测目的物波长的二色相镜滤光薄膜。
本发明所采用的技术方案是：提供一种二色相镜滤光薄膜，其要点在于它包括支撑底衬和至少两个具有不同透射波长和反射波长的二色相镜滤光片，二色相镜滤光片按单个队列排列固定在支撑底衬上，在二色相镜滤光片的表面还设有透明的保护层。
由于本发明的二色相镜滤光片至少具有两个不同透射波长和反射波长，一次测量至少可得到被测目标物的两个波长的荧光信息，简化了检测过程和设备。
其中，所述支撑底衬为光学薄膜介质材料。
通常所述光学薄膜介质材料为透明的薄玻璃纸或空白摄影用胶片或空白照相用胶片。
其中，所述滤光片的厚度小于1毫米。
本发明的应用：一种利用上述的二色相镜滤光薄膜制作的二色相镜滤光薄膜装置，它包括二色相镜滤光薄膜和设置在二色相镜滤光薄膜两端的转动轮，所述二色相镜滤光薄膜两端分别固定在转动主动轮及转动从动轮上，并通过转动轮来展开或卷起。
有了这个装置，本发明的多个二色相镜滤光片的固定和选择就变得简单易行，要想得到被测目标物的不同光谱的荧光信息图象，就不必使用分光光路，只需转动二色相镜滤光薄膜两端的转动轮，就可以简便的实现多套二色相镜对目标物不同波长或荧光的收集，整个装置体积小操作方便。
可以通过手动控制转动轮旋转，或将转动轮与电机相连，通过电机驱动转动轮旋转。
该装置的使用方法与现有技术相同，是将二色相镜滤光薄膜装置放置于激发光源和被测目标物的光路中，二色相镜滤光片与激发光源和被测目的物的承载平面成45度角，光源波长全部透过二色相镜滤光薄膜的二色相镜滤光片，激活被测目的物发光，所述被测目的物波长光被二色相镜滤光片全部反射，平行输出到成像系统。
所述二色相镜滤光薄膜两端分别固定在对应的转动轮轴上，并通过转动轮轴来展开或卷起，二色相镜滤光薄膜包含的二色相镜滤光片数目可以任意设定，二色相镜的透射波长和反射波长可以任意设定。通过转动轮轴移动二色相镜滤光薄膜就可以非常方便的来选定多种不同的二色相镜滤光片，获取多种不同的激发光源透射波长和被测目标物（荧光）的多种不同反射波长。简便的实现多套二色相镜对被测目标物或荧光的收集。更加全面、客观的反映被测目标物的光谱特性和空间分布特性。
还可将上述的二色相镜滤光薄膜装置进行进一步优化，所述的激发光源为激光光源，在激发光源下方光路中设置有一个激发光源扩束镜和一个压缩集束镜，激发光源扩束镜设置在激发光源与二色相镜滤光片之间，压缩集束镜设置在二色相镜下方与被测目的物之间，激发光源扩束镜和压缩集束镜同光轴，作为激发光源的激光光束经过扩束镜改变其激光光束直径，发出平行波长光全透过二色相镜，所述平行激光光束经过所述压缩集束镜，平行的激光光束被压缩汇集成单一的激光束，对被测目的物进行照射，被测目的物受激辐射发出自有荧光，自有荧光经过压缩镜形成平行波长荧光，照射到二色相镜滤光薄膜的二色相镜滤光片进行全反射，平行输出到成像系统。
所述激光光源的扩束镜为一组光学透镜组合，扩束镜由聚焦镜组和准直镜组组成，扩束倍率大于或等于30倍，入射口径为直径0.5—1mm，出射口径为30---60mm，工作波长1064nm，扩束镜与激光光源和压缩镜同光轴，激光光源波长光通过所述扩束镜，形成平行激光光束全部透过二色相镜滤光片。激活被测目的物发出自有荧光。
所述激光光源的压缩集束镜为一组光学透镜组合，压缩镜由聚焦镜组和准直镜组组成，扩束倍率大于或等于30倍，入射口径为直径0.5—1mm，出射口径为30---60mm，工作波长1064nm，压缩镜与激光光源和扩束镜同光轴，被测目的物发出的自有荧光，通过压缩集束镜形成平行的波长荧光，被二色相镜滤光片全部反射，平行输出到成像系统。
一种制备上述二色相镜滤光薄膜的方法，包括以下步骤：
1）将二色相镜滤光片用有机树脂粘在透明的薄玻璃纸上，薄玻璃纸的直径D2大于滤光片的直径D11mm--5mm；
2）在摄影胶片或普通照相用胶片上，用压孔机压出能放置进上述二色相镜滤光片的镂孔, 镂孔的直径为D3，D1＋1mm≥D3≥D1；
3）将带有二色相镜滤光片的薄玻璃纸用有机树脂粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的镂孔位置上，二色相镜滤光片置于镂孔内；
4)所述二色相镜滤光片底衬粘贴工艺完成后，进行薄膜保护涂层处理，形成透明的保护层。
上述步骤3）中粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的镂孔位置上的薄玻璃纸大于镂孔外径，薄玻璃纸直径大于镂孔外径2mm--4mm，二色相镜滤光片之间的间距为2mm—4mm。
另一种制备本发明的二色相镜滤光薄膜的方法，包括以下步骤：
1）在光学玻璃上均匀喷涂油脂，二色相镜滤光片置于已喷涂油脂的光学玻璃上，利用真空多层镀膜法将二色相镜滤光片镀在涂有油脂的光学玻璃平面上；
2）在支撑底衬指定放置滤光片的位置均匀涂上黏胶，涂胶面积和形状与二色相镜滤光片的面积和形状相匹配；
3）将均匀涂有黏胶的支撑底衬与光学玻璃上镀有二色相镜滤光片的平面进行压合；
4）1-3分钟完成压合后，将均匀涂有黏胶的支撑底衬与光学玻璃分离，二色相镜滤光片从光学玻璃上脱离而粘在了支撑底衬上，形成二色相镜滤光薄膜。
5）进行薄膜保护涂层处理，形成透明的保护层。
本发明的有益效果是，采用真空多层镀膜工艺技术和二色相镜滤光片软底衬粘贴工艺技术将二色相镜滤光片镀膜或粘贴在摄影电影胶片或普通照相胶片上，形成二色相镜滤光薄膜，可以弯曲成卷状，形同摄影或照相用的胶卷，操作方便、造价低、所占空间小、重量轻并且透光率高，大幅度的提高了光谱分辨率。所述二色相镜滤光薄膜在显微荧光采集系统装置中，克服了二色相镜体积庞大、光路复杂的弊端，只需移动二色相镜滤光薄膜两端的转动转轴，就可以简便的实现多套二色相镜对目标物或荧光不同波长的收集。
附图说明
图1为本发明二色相镜滤光薄膜的结构示意图；
图2为图1的俯视图
图3为本发明二色相镜滤光薄膜实施例2的结构示意图；
图4为图3的俯视图
图5为利用本发明制作二色相镜滤光薄膜装置实施例1的结构示意图
图6为利用本发明制作二色相镜滤光薄膜装置实施例2的结构示意图
图7为本发明制作过程示意示意图；
其中 1 支撑底衬 2 二色相镜滤光片 3 保护层 4 转动主动轮 5 转动从动轮 6镂孔 7激发光源 8成像系统 9被测目的物 10承载平面 11激发光源扩束镜 12压缩集束镜 13磁条介质 14玻璃纸。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图进行详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，二色相镜滤光薄膜，它包括支撑底衬1和至少两个具有不同透射波长和反射波长的二色相镜滤光片2，二色相镜滤光片2按单个队列排列固定在支撑底衬1上，该软底衬上不同表面位置为多个二色相镜滤光片2所占据的位置，每一个二色相镜滤光片2占据其中一个位置，支撑底衬1为透明的薄玻璃纸或空白摄影用胶片或空白照相用胶片，在二色相镜滤光片2的表层还设有透明的保护层3，二色相镜滤光片2厚度小于1毫米。
如图1、图2所示的二色相镜滤光薄膜的制作方法：将二色相镜滤光片2用趋附性好、应力吸收强的有机树脂（一般的“透明的”“不干胶”都能用，我们常用的是3M文具胶带）粘在透明的薄玻璃纸14上，薄玻璃纸的直径D2大于滤光片的直径D1 1-5mm之间；在摄影胶片或普通照相用胶片上，按照二色相镜滤光片2的设计尺寸用压孔机等距离镂孔，即用压孔机压出能放置进上述二色相镜滤光片2的通孔, 镂孔6的直径为D3，介于薄玻璃纸与二色相镜滤光片之间，即D1＋1mm≥D3≥D1，通常是略大于二色相镜滤光片的外径，最好二者间为过渡配合，使二色相镜滤光片能顺利放入孔中，将带有二色相镜滤光片2的薄玻璃纸用趋附性好、应力吸收强的有机树脂吻合的粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的镂孔位置上，二色相镜滤光片2置于镂孔6内；粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的镂孔位置上的薄玻璃纸大于镂孔外径，薄玻璃纸直径大于镂孔外径2mm--4mm，二色相镜滤光片之间的间距为2mm—4mm，薄玻璃纸相互间不重叠；标注滤光片波长位置识别状态的磁条介质13，同时粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的顶部，二色相镜滤光片2软底衬粘贴工艺完成后，对所形成的软底衬二色相镜滤光片2进行薄膜保护涂层处理，所述的薄膜保护涂层处理是指采用环保性的透光率、粘接力和应力分散特性高的（如美国3M600或以上的系列）压敏性不干胶粘贴在二色相镜滤光片表面，作为二色相镜滤光片表面透明的保护层3，不干胶的厚度0.05毫米。
如图3、图4所示的二色相镜滤光薄膜的制作方法，如图7所示：采用真空多层镀膜工艺技术将不同透射波长和反射波长的二色相镜滤光片2镀膜在薄膜材料上。薄膜材料可以是摄影用胶片或普通照相用胶片，也可以是光学薄膜介质材料。所述真空多层镀膜工艺方法为：
1）在光学玻璃上均匀喷涂油脂，二色相镜滤光片2置于已喷涂油脂的光学玻璃上，利用真空多层镀膜法将二色相镜滤光片镀在涂有油脂的光学玻璃平面上；
2）在支撑底衬指定放置滤光片的位置均匀涂上黏胶，涂胶面积和形状与二色相镜滤光片的面积和形状相匹配；
3）将均匀涂有黏胶的支撑底衬与光学玻璃上镀有二色相镜滤光片的平面进行压合；
4）1-3分钟完成压合后，将均匀涂有黏胶的支撑底衬与光学玻璃分离，二色相镜滤光片从光学玻璃上脱离而粘在了支撑底衬上，形成二色相镜滤光薄膜，粘上标注滤光片波长位置识别状态的磁条介质13。
5）进行薄膜保护涂层处理，形成透明的保护层3。
如图5所示，实施例1，是一种利用本发明的二色相镜滤光薄膜制作的二色相镜滤光薄膜装置，本发明将二色相镜滤光片2镀膜或粘贴在摄影电影胶片或普通照相胶片上，形成二色相镜滤光薄膜，可以弯曲成卷状，形同摄影或照相用的胶卷，在二色相镜滤光薄膜的两端设置转动轮，即二色相镜滤光薄膜两端分别固定在转动主动轮4及转动从动轮5上，并通过转动轮来展开或卷起。操作方便、造价低、所占空间小、重量轻并且透光率高，大幅度的提高了光谱分辨率。二色相镜滤光薄膜在显微荧光采集系统装置中，克服了二色相镜体积庞大、光路复杂的弊端，只需移动二色相镜滤光薄膜两端的转动转轴，简便的实现多套二色相镜对被测目的物波长（荧光）的收集。其使用过程与现有技术大致相同，二色相镜滤光片2置于激发光源7和被测目的物承载平面10的光路之间，与激发光源和被测目的物9的承载平面10成45度角，光源7发出的激发光透过二色相镜滤光片2垂直照射到承载平面上的被测目的物9上，光源波长全部透过二色相镜滤光薄膜的二色相镜滤光片2，激活被测目的物9发光，被测目的物9波长光被二色相镜滤光片2全部反射，平行输出到成像系统8。
有了这个装置，本发明的多个二色相镜滤光片的固定和选择就变得简单易行，要想得到被测目标物的不同光谱的荧光信息图象，就不必使用分光光路，只需转动二色相镜滤光薄膜两端的转动轮，就可以简便的实现多套二色相镜对目标物不同波长或荧光的收集，整个装置体积小操作方便。
可以通过手动控制转动轮旋转，或将转动轮与电机相连，通过电机驱动转动轮旋转。
如图6所示，实施例2是对实施例1中的二色相镜滤光薄膜装置进行进一步的改进，将激发光源1、二色相镜片2和被测目的物9平面设置为互成45度角，激发光源7为激光光源，在激发光源7下方光路中设置有一个激发光源扩束镜11和一个压缩集束镜12，激发光源扩束镜11设置在激发光源7与二色相镜滤光片2之间，压缩集束镜12设置在二色相镜下方与被测目的物9之间，激发光源扩束镜11和压缩集束镜12同光轴，激光光源的扩束镜为一组光学透镜组合，扩束镜由聚焦镜组和准直镜组组成，扩束倍率大于或等于30倍，入射口径为直径0.5—1mm，出射口径为30---60mm，工作波长1064nm，扩束镜与激光光源和压缩镜同光轴，作为激发光源7的激光光束经过扩束镜11改变其光束直径，形成平行激光光束全部透过二色相镜滤光片，激活被测目的物发出自有荧光。压缩集束镜为一组光学透镜组合，由聚焦镜组和准直镜组组成，扩束倍率大于或等于30倍，入射口径为直径0.5—1mm，出射口径为30---60mm，工作波长1064nm，压缩镜与激光光源和扩束镜同光轴，被测目的物9发出的自有荧光，通过压缩集束镜12形成平行的波长荧光，被二色相镜滤光片全部反射，平行输出到成像系统8。
本实验采用型号BJP-1064- 5扩束倍数X5 总长 80（mm) 外径34（mm) 最大入射光直径10（mm) 最大输出光直径28 (mm)
以上所述各实施例及其改进，可以根据需要，灵活调整各改进方案的搭配。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种二色相镜滤光薄膜，其特征在于：它包括支撑底衬（1）和至少两个具有不同透射波长和反射波长的二色相镜滤光片（2），二色相镜滤光片（2）按单个队列排列固定在支撑底衬（1）上，在二色相镜滤光片（2）的表层还设有透明的保护层（3）。
2.根据权利要求1所述的二色相镜滤光薄膜，其特征在于：所述的支撑底衬（1）为光学薄膜介质材料。
3.根据权利要求2所述的二色相镜滤光薄膜，其特征在于：所述的光学薄膜介质材料为透明的薄玻璃纸、空白摄影用胶片或空白照相用胶片。
4.根据权利要求1所述的二色相镜滤光薄膜，其特征在于：所述二色相镜滤光片（2）的厚度小于1毫米。
5.一种利用权利要求1所述的二色相镜滤光薄膜制作的二色相镜滤光薄膜装置，其特征在于：它包括二色相镜滤光薄膜和设置在二色相镜滤光薄膜两端的转动轮，所述二色相镜滤光薄膜两端分别固定在转动主动轮（4）及转动从动轮（5）上，并通过转动轮来展开或卷起。
6.根据权利要求5所述的二色相镜滤光薄膜装置，其特征在于：所述二色相镜滤光薄膜装置放置于激发光源和被测目标物的光路中，二色相镜滤光片（2）与激发光源（7）和被测目的物（9）的承载平面（10）成45度角，激发光源（7）波长全部透过二色相镜滤光薄膜的二色相镜滤光片（2），激活被测目的物（9）发光，被测目的物（9）所发的光被二色相镜滤光片（2）全部反射，平行输出到成像系统（8）。
7.根据权利要求6所述的一种二色相镜滤光薄膜装置，其特征在于：所述的激发光源（7）为激光光源，在激发光源（7）下方光路中设置有一个激发光源扩束镜（11）和一个压缩集束镜（12），激发光源扩束镜（11）设置在激发光源（7）与二色相镜滤光片（2）之间，压缩集束镜（12）设置在二色相镜滤光片（2）下方与被测目的物（9）之间，激发光源扩束镜（11）和压缩集束镜（12）同光轴，作为激发光源（7）的激光光束经过扩束镜（11）改变其激光光束直径，发出平行波长光全透过二色相镜滤光片（2），所述平行激光光束经过所述压缩集束镜（12），平行的激光光束被压缩汇集成单一的激光束，对被测目的物（9）进行照射，被测目的物（9）受激辐射发出自有荧光，自有荧光经过压缩集束镜（12）平行照射到二色相镜滤光薄膜的二色相镜滤光片进行全反射，平行输出到成像系统（8）。
8.根据权利要求7所述的二色相镜滤光薄膜装置，其特征在于：所述激光光源的扩束镜（11）为一组光学透镜组合，扩束镜（11）由聚焦镜组和准直镜组组成，扩束倍率大于或等于30倍，入射口径为直径0.5—1mm，出射口径为30---60mm，工作波长1064nm，扩束镜（11）与激光光源和压缩镜同光轴，激光光源波长光通过所述扩束镜，形成平行激光光束全部透过二色相镜滤光片，照射到被测目的物，激活被测目的物发出自有荧光。
9.根据权利要求7所述的一种二色相镜滤光薄膜装置，其特征在于：所述激光光源的压缩集束镜（12）为一组光学透镜组合，压缩集束镜（12）由聚焦镜组和准直镜组组成，扩束倍率大于或等于30倍，入射口径为直径0.5—1mm，出射口径为30---60mm，工作波长1064nm，压缩集束镜（12）与激光光源和扩束镜（11）同光轴，被测目的物（9）发出的自有荧光，通过压缩集束镜（12）形成平行的波长荧光，被二色相镜滤光片全部反射，平行输出到成像系统。
10.一种制备如权利要求1二色相镜滤光薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将二色相镜滤光片（2）用有机树脂粘在透明的薄玻璃纸（14）上，薄玻璃纸（14）的直径D2大于滤光片（2）的直径D11mm--5mm；
2）在摄影胶片或普通照相用胶片上，用压孔机压出能放置进上述二色相镜滤光片（2）的镂孔（6）, 镂孔（6）的直径为D3，D1＋1mm≥D3≥D1；
3）将带有二色相镜滤光片的薄玻璃纸（14）用有机树脂粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的镂孔位置上，二色相镜滤光片（2）置于镂孔（6）内；
4)所述二色相镜滤光片底衬粘贴工艺完成后，进行薄膜保护涂层处理，形成透明的保护层（3）。
11.根据权利要求10所述的二色相镜滤光薄膜，其特征在于：所述步骤3）中粘合在摄影胶片或普通照相用胶片的镂孔位置上的薄玻璃纸大于镂孔外径，所述薄玻璃纸直径大于镂孔外径2mm--4mm，二色相镜滤光片之间的间距为2mm—4mm。
12.一种制备如权利要求1二色相镜滤光薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在光学玻璃上均匀喷涂油脂，二色相镜滤光片（2）置于已喷涂油脂的光学玻璃上，利用真空多层镀膜法将二色相镜滤光片镀在涂有油脂的光学玻璃平面上；
2）在支撑底衬指定放置滤光片的位置均匀涂上黏胶，涂胶面积和形状与二色相镜滤光片的面积和形状相匹配；
3）将均匀涂有黏胶的支撑底衬与光学玻璃上镀有二色相镜滤光片的平面进行压合；
4）1-3分钟完成压合后，将均匀涂有黏胶的支撑底衬（1）与光学玻璃分离，二色相镜滤光片（2）从光学玻璃上脱离而粘在了支撑底衬（1）上，形成二色相镜滤光薄膜；
5）进行薄膜保护涂层处理，形成透明的保护层（3）。
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