CN110568601B

CN110568601B - 图像扫描系统

Info

Publication number: CN110568601B
Application number: CN201910817725.2A
Authority: CN
Inventors: 张志龙; 潘红九; 商学谦; 郭灵犀; 孙宝亮; 张鹏宇; 郑宇�; 马鸣; 李霄; 吴晓蕊; 雷净; 王振峰; 杨飞; 占续军; 刘辉; 王玲; 许宝芝; 李勇; 董元洪
Original assignee: Delutong Shijiazhuang Biotechnology Co ltd; Beijing Institute of Near Space Vehicles System Engineering
Current assignee: Delutong Shijiazhuang Biotechnology Co ltd; Beijing Institute of Near Space Vehicles System Engineering
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: CN110568601A

Abstract

本申请实施例提供一种图像扫描系统，包括：底座、以及设置在底座上的载物装置、发光装置、光学装置和图像采集装置；其中，光学装置用于将被观测物的像映射到图像采集装置上；光学装置具有朝向光源侧的光源接口、朝向载物侧的被观测物接口和朝向成像侧的图像采集接口；被观测物接口与图像采集接口的中心线重合作为主光轴，光源接口的中心线与主光轴垂直；载物装置用于承载被观测物，位于光学装置的载物侧；发光装置位于光学装置的光源侧，与光源接口对应；图像采集装置位于光学装置的成像侧，与图像采集接口对应。本申请实施例提供的图像扫描系统能够简化操作，提高对被观测物进行观测的效率。

Description

图像扫描系统

技术领域

本申请涉及图像扫描技术，尤其涉及一种图像扫描系统。

背景技术

在疾病的诊断过程中，判断活体细胞是否发生病变，常规的手段是通过活体穿刺、活体切片等方式获取待检细胞组织，并涂覆在载玻片上，再将载玻片放置在显微镜的载物台上，通过显微镜观察细胞特征，从而得出细胞是否发生病变的结论。在用显微镜观察的过程中，需要人工手动操作来调整载玻片的位置，并手动调节显微镜的焦距，效率较低。而且在观察过程中，操作人员需要一直盯着目镜进行观察和判断，操作过程费时费力。再者，已有的显微镜只能对平面图像进行观察，不能对立体的图像进行观察。

发明内容

为了解决上述任一技术问题，本申请实施例中提供了一种图像扫描系统。

本申请第一方面实施例提供一种图像扫描系统，包括：底座、以及设置在底座上的载物装置、发光装置、光学装置和图像采集装置；其中，

所述光学装置用于将被观测物的像映射到图像采集装置上；所述光学装置具有朝向光源侧的光源接口、朝向载物侧的被观测物接口和朝向成像侧的图像采集接口；所述被观测物接口与图像采集接口的中心线重合作为主光轴，所述光源接口的中心线与主光轴垂直；

所述载物装置用于承载被观测物，位于所述光学装置的载物侧；

所述发光装置位于所述光学装置的光源侧，与所述光源接口对应；

所述图像采集装置位于所述光学装置的成像侧，与所述图像采集接口对应。

本申请实施例提供的技术方案，通过采用底座、以及设置在底座上的载物装置、发光装置、光学装置和图像采集装置；其中，光学装置具有朝向光源侧的光源接口、朝向载物侧的被观测物接口和朝向成像侧的图像采集接口，被观测物接口与图像采集接口的中心线重合作为主光轴，光源接口的中心线与主光轴垂直，用于承载被观测物的载物装置位于光学装置的载物侧，发光装置位于光学装置的光源侧且与光源接口对应，图像采集装置位于光学装置的成像侧且与图像采集接口对应，光学装置将发光装置发出的光进行反射后射向被观测物，被观测物中的荧光物质可被激发出荧光，再通过光学装置映射到图像采集装置上，通过对图像采集获取到的图像进行图像处理和分析，就能够获知被观测物的特征，其操作过程较为简单快捷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例一提供的图像扫描系统的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的图像扫描系统的光路原理图；

图3为本申请实施例一提供的图像扫描系统的局部外观视图；

图4为本申请实施例一提供的图像扫描系统中底座上设置有连接线接口的结构示意图；

图5为本申请实施例二提供的图像扫描系统中载物装置的结构示意图；

图6为本申请实施例二提供的图像扫描系统中载物台调节装置的结构示意图；

图7为本申请实施例二提供的图像扫描系统中夹持组件的结构示意图；

图8为本申请实施例二提供的夹持组件中第一固定结构进行装配的结构示意图；

图9为本申请实施例二提供的夹持组件中压紧件处于第二位置时的结构示意图；

图10为本申请实施例二提供的夹持组件中压紧件处于第一位置时的结构示意图；

图11为本申请实施例二提供的夹持组件中压紧盖处于打开位置时的结构示意图；

图12为本申请实施例三提供的图像扫描系统中光学装置的爆炸视图；

图13为图12中提供的光学装置中装有支架元件和转轴的盘形支架组件的结构示意图；

图14为图13中提供的装有支架元件和转轴的盘形支架组件的D向结构示意图；

图15为图12中提供的光学装置中在去除第一盘形支架板后的盘形支架组件的结构示意图；

图16为图15中提供的去除第一盘形支架板后的盘形支架组件的B向结构示意图；

图17为图12中提供的光学装置的元件支架的立体结构示意图。

图18为本申请实施例四提供的图像扫描系统中的光源的示意图；

图19为图18所示的光源中LED光源模组与光源模组固定板固定的结构示意图；

图20为图18所示的光源的几何关系示意图；

图21为本申请实施例五提供的图像扫描系统中PWM调光装置的示意图；

图22为图21所示PWM调光装置的PWM控制器输出的脉冲电压的示意图；

图23为本申请实施例六提供的图像扫描系统的光路原理示意图；

图24为本申请实施例六提供的图像扫描系统中视觉背景装置的示意图；

图25为图24所示的视觉背景装置和物镜的示意图。

附图标记：

1-底座；

2-载物装置；

21-载物台调节装置；211-载物台支撑导轨架；2111-滑轨；212-载物台基准座；2121-滑槽；213-载物台基准平板；2141-旋转电机；2142-X向直线电机；2143-Y向直线电机；215-旋转台；216-旋转台支架；217-联轴器；218-载物台；2181-通孔；

22-夹持组件；221-夹持基体；222-第一承载结构；2221-竖板；2222-转接件；2222a-第一定位槽；223-第二承载结构；2231-第二定位槽；2232-限位销钉；2233-观察孔；224-第一固定结构；2241-第一销钉；2242-压紧件；2242a-弯钩；2243-第二销钉；2244-转动滑块；225-第二固定结构；2251-压紧盖；2251a-凸出部；2251b-观察窗；2252-锁定件；226-探针；227-连接轴；2271-第一防松螺母；

4-发光装置；41-第二遮光外壳；42-光源；421-凸透镜；4211-凸透镜的前弧面；4212-凸透镜的前弧面的球心；4213-凸透镜的主光轴；422-LED光源模组；4221-灯珠；4222-光源模组固定板；4223-光源模组基板；43-PWM调光装置；431-电压源；432-PWM控制器；

5-光学装置；51-盘形支架组件；511-第一盘形支架板；512-盘形支架本体；5121-定位槽；513-第二盘形支架板；52-转轴；521-第二防松螺母；53-镜片套筒；54-元件支架；541-入光孔；542-出光孔；543-定位块；551-前板；5511-第二透光孔；552-后板；553-侧板；554-透光侧板；5541-第一透光孔；555-盖板；556-底板；56-减重孔；57-滤光片；58-物镜；

6-图像采集装置；

7-上壳体；71-连接线接口；

8-视觉背景装置；81-非反射区域；82-被观测物；83-荧光板；84-供电导线。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供一种图像扫描系统，能够对被观测物进行观测。被观测物可以细胞组织，也可以为流体，或者为其他处于静态或动态的物质。

图1为本申请实施例一提供的图像扫描系统的结构示意图，图2为本申请实施例一提供的图像扫描系统的光路原理图。如图1和图2所示，本实施例提供的图像扫描系统包括：底座1、以及设置在底座1上的载物装置2、发光装置4、光学装置5和图像采集装置6。

其中，光学装置5用于将被观测物的像映射到图像采集装置6上。光学装置具有朝向光源侧的光源接口、朝向载物侧的被观测物接口和朝向成像侧的图像采集接口，被观测物接口与图像采集接口的中心线重合作为主光轴，光源接口的中心线与主光轴垂直。光学装置5内设置有透镜、滤光片等光学器件，用于改变光线传播方向以及对光线进行反射、投射、滤光等处理。

载物装置2用于承载被观测物，位于光学装置5的载物侧。当被观测物位于主光轴上时，图像采集装置6就能够获取到被观测物的像。

发光装置4位于光学装置5的光源侧，与光源接口对应。发光装置4的光轴与光源接口的中心线重合。

图像采集装置6位于光学装置5的成像侧，与图像采集接口对应。图像采集装置6的光轴与主光轴重合。

本实施例以被观测物为细胞组织为例，可向某些待测的细胞组织中注入荧光物质。被观测物附着在载物装置2上。如图2所示，发光装置4发出的激发光穿过光源接口后进入光学装置5内。光学装置5对激发光进行反射后射向被观测物，被观测物中的荧光物质受到激发光后发出荧光，荧光再经过光学装置5后映射至图像采集装置6上。图像采集装置6获取到被观测物的图像，经过图像处理和分析之后，就能够获知被观测物的特征。

本实施例提供的技术方案，通过采用底座、以及设置在底座上的载物装置、发光装置、光学装置和图像采集装置；其中，光学装置具有朝向光源侧的光源接口、朝向载物侧的被观测物接口和朝向成像侧的图像采集接口，被观测物接口与图像采集接口的中心线重合作为主光轴，光源接口的中心线与主光轴垂直，用于承载被观测物的载物装置位于光学装置的载物侧，发光装置位于光学装置的光源侧且与光源接口对应，图像采集装置位于光学装置的成像侧且与图像采集接口对应，光学装置将发光装置发出的光进行反射后射向被观测物，被观测物中的荧光物质可被激发出荧光，再通过光学装置映射到图像采集装置上，通过对图像采集获取到的图像进行图像处理和分析，就能够获知被观测物的特征，其操作过程较为简单快捷。

图3为本申请实施例一提供的图像扫描系统的局部外观视图，图4为本申请实施例一提供的图像扫描系统中底座上设置有连接线接口的结构示意图。如图3和图4所示，在上述技术方案的基础上，图像扫描系统还包括上壳体7，上壳体7罩设在上述各器件的上方，上壳体7的底部边缘与底座1固定连接。

在底座1上设有连接线接口71，包括：电源接口和数据接口，其中，电源接口与各器件相连，通过外接供电电源向各器件供电。数据接口与图像采集装置6电连接，外部与计算机相连。

实施例二

本实施例是在上述实施例的基础上，对图像扫描系统进行优化。

图5为本申请实施例二提供的图像扫描系统中载物装置的结构示意图。如图5所示，上述载物装置2具体可以包括：载物台调节装置21、夹持组件22和承载件。其中，载物台调节装置21设置在底座1上，夹持组件22可拆卸设置在载物台调节装置21上，承载件可拆卸设置在夹持组件22上，承载件上附着有被观测物。

在观测之前，先将承载件装入夹持组件22上，再将夹持组件22装入载物台调节装置21上。载物台调节装置21可驱动夹持组件22移动，例如：沿主光轴方向移动进行调焦；沿垂直于主光轴方向移动，便于拓宽观察范围。载物台调节装置21还可以驱动夹持组件22转动或直接驱动承载件转动，能够对附着在承载件上的被观测物处于最佳观察位置及角度，还能够进行全面观测。

本实施例提供一种载物台调节装置21的具体实现方式：

图6为本申请实施例二提供的图像扫描系统中载物台调节装置的结构示意图。如图6所示，载物台调节装置21包括载物台支撑导轨架211、载物台基准座212、载物台基准平板213、直线电机、旋转电机2141、旋转台215以及旋转台支架216。其中，直线电机包括：X向直线电机2142和Y向直线电机2143。

载物台基准座212能够沿水平方向移动地安装于载物台支撑导轨架211的顶部。如图6所示，在载物台调节装置21的底部设置有载物台支撑导轨架211，载物台支撑导轨架211作为载物台调节装置的基础，可以安装到底座1上。载物台支撑导轨架211的顶部安装有载物台基准座212，通过Y向直线电机2143驱动载物台基准座212相对载物台支撑导轨架211沿第二方向B往复运动。在具体安装结构中，可以将Y向直线电机2143的初级线圈固定连接在载物台支撑导轨架211上，而将Y向直线电机2143的次级线圈固定连接在载物台基准座212上。

载物台基准平板213能够沿水平方向移动地安装于载物台基准座212的顶部。如图6结构所示，在载物台基准座212的顶部安装有载物台基准平板213，而载物台基准平板213用于安装载物台、夹持组件22、旋转台支架216和旋转台215。载物台基准平板213可以通过X向直线电机2142的驱动，实现相对载物台基准座212沿第一方向A的往复运动。在具体安装结构中，可以将X向直线电机2142的初级线圈固定连接在载物台基准座212上，而将X向直线电机2142的次级线圈固定连接在载物台基准平板213上。第一方向A和第二方向B为图6中箭头所指的方向，上述第一方向A可以为横向(即：底座1的宽度方向)，第二方向B可以为纵向(即：底座1的长度方向)。

旋转台支架216固定安装于载物台基准平板213的顶面，如图6所示，旋转台支架216固定安装于载物台基准平板213的一端，旋转台支架216用于支承旋转台215。

旋转台215能够绕其轴心线旋转地安装于旋转台支架216，如图6所示，旋转台215背离旋转台支架216的一侧表面设置有输出轴，通过输出轴的转动能够驱动夹持组件进行转动，以实现被观测物的角度调节。

直线电机与载物台基准座212和载物台基准平板213均传动连接，用于驱动载物台基准座212和载物台基准平板213移动。X向直线电机2142固定安装于载物台基准座212，用于驱动载物台基准平板213沿第一方向A移动，Y向直线电机2143固定安装于载物台支撑导轨架211，用于驱动载物台基准座212沿第二方向B移动，第二方向B与第一方向A垂直设置。

旋转电机2141与旋转台215传动连接，用于驱动旋转台215转动。如图6所示，旋转电机2141安装于旋转台支架216的一侧，旋转电机2141可以直接固定安装在旋转台支架216上，也可以直接安装在载物台基准平板213上，并通过与旋转台215的传动连接驱动旋转台215转动。

旋转台215设置有沿水平方向延伸的输出轴，如图6所示，旋转台215在旋转台支架216的一侧表面设置有伸出的输出轴，输出轴沿水平方向延伸，输出轴的轴心线的延伸方向与第一方向A相同。

上述载物台调节装置21可以将夹持组件22固定安装于旋转台215的输出轴上，通过输出轴的旋转来调节被观测物的观察角度，同时，还可以通过直线电机驱动载物台基准平板213和载物台基准座212在水平方向上移动以调节被观测物在水平方向上的位置，从而通过旋转电机2141和直线电机实现对待观测物的多角度的观察和扫描，使被观测物进入最佳的观察角度或者使被观测物得到全方位的观察和扫描。

由于上述载物台调节装置采用直线电机和旋转电机2141作为载物台218的动力源，传动路径和传动结构简单，减少了传动机构和零部件数量，累积误差小，调节灵活且调节精度高；同时，载物台基准平板213为待观测物的水平移动和转动提供了统一基准，有利于进一步降低累积误差，因此，上述载物台调节装置通过直线电机进行位置调节能够提高调节精度。

为了进一步提高调节精度，载物台支撑导轨架211的顶部设置有凸起的滑轨2111，滑轨2111沿第二方向B延伸。载物台基准座212的底部设置有与滑轨2111滑动配合地滑槽2121。如图6所示，载物台支撑导轨架211的顶部设置有凸起的滑轨2111，滑轨2111的横截面形状为矩形，滑轨2111的横截面形状还可以梯形、三角形、燕尾形等形状。载物台基准座212的底部设置有与滑轨2111滑动配合地滑槽2121，滑槽2121的形状与滑轨2111的形状相配合，通过滑轨2111和滑槽2121的配合对载物台基准座212沿第二方向B的滑动进行导向，从而提高载物台基准座212沿载物台支撑导轨架211运动的调节精度。

同理，载物台基准座212的顶部设置有导轨，导轨沿第一方向A延伸，载物台基准平板213的底部设置有与导轨滑动配合地导槽。如图6所示，载物台基准座212的顶部设置有载物台基准平板213，在载物台基准座212的顶部设置有沿第一方向A延伸的导轨，导轨的横截面可以为矩形、三角形、梯形、燕尾形、T形等形状，载物台基准平板213的底部设置有与导轨形状匹配的导槽，通过导轨与导槽的滑动配合对载物台基准平板213沿第一方向A的运动进行导向，从而提高载物台基准平板213沿载物台基准座212运动的调节精度。

为了方便旋转台215与夹持组件22之间的转动连接，上述载物台调节装置还包括联轴器217，联轴器217固定安装于旋转台215的输出轴的端部，用于与夹持组件22相连以向夹持组件22传递转动力矩。

由于在旋转台215的输出轴上设置有联轴器217，使得夹持组件的连接轴能够方便、快速地安装到旋转台215的输出轴上，并使夹持组件的连接轴与输出轴同轴，通过旋转电机2141能够直接控制被观测物的观察角度，进而方便使用者的观察，提高工作效率。

为了方便安装夹持组件22，如图6所示，上述载物台调节装置还包括固定安装于载物台基准平板213的顶面的载物台218，载物台218用于固定安装夹持组件22。如图6所示，载物台218与旋转台215相对设置在载物台基准平板213的两端，载物台218可以用于直接放置待观测物，也可以用于固定夹持组件22，通过载物台218可以调节待观测物的高度，另外，还可以通过更换不同结构的载物台218以应对不同结构的夹持组件22，避免因载物台基准平板213的安装固定方式单一而只能使用特定夹持组件的缺陷，从而能够提高载物台调节装置的适用范围和使用效率。

如图6所示，在载物台218上还设置有用于透射光线的通孔2181，通孔2181可以图6中结构所示的矩形孔，还可以为圆孔、方孔等任意形状的透光的通孔2181，并且通孔2181在载物台218上的具体设置位置以及通孔2181的尺寸参数均可以根据实际需要进行设定。该通孔2181与被观测物的位置对应。

如图6所示，为了方便控制待观测物的旋转角度，旋转台215的周向设置有刻度。通过设置在旋转台215周向的刻度，在通过旋转电机2141控制旋转台215带动被观测物旋转的过程中，能够准确控制旋转角度，从而将被观测物调节到最佳观测位置和角度，从而提高调节效率。

本实施例还提供一种夹持组件22的具体实现方式：

该夹持组件22用于夹持承载件。承载件具体为探针，该探针为大长细比的结构，大长细比指的是长度大于直径三倍。当探针的直径较粗时，可以称之为杆状；当探针的直径略细时，可以称之为针状；当探针的直径非常细时，可以称之为丝状。因此，本实施例所提供的夹持组件可以对以上几种探针进行夹持，并不限定探针的具体直径。

图7为本申请实施例二提供的图像扫描系统中夹持组件的结构示意图。如图7所示，本实施例提供的夹持组件22包括：夹持基体221、第一承载结构222、第二承载结构223、第一固定结构224和第二固定结构225。其中，第一承载结构222和第二承载结构223分别设置在夹持基体221沿长度方向的两端，该长度方向与探针226的长度方向相同，探针226的长度方向也可以称为轴向方向。第一承载结构222和第二承载结构223分别位于探针226两端的下方，用于支撑探针226的两端，支撑力垂直于探针的轴向方向。

第一固定结构224设置在第一承载结构222上，用于固定探针226的一端。第二固定结构225设置在第二承载结构223上，用于固定探针226的另一端。第一固定结构224和第二固定结构225对探针226施加的压紧力是垂直于探针轴向方向的，对探针226进行固定，但不会对探针226施加扭转力或轴向拉力。

上述方案中，采用第一承载结构222和第二承载结构223分别设置在夹持基体221的两端，用于支撑探针226的两端，还采用第一固定结构224设置在第一承载结构222上对探针226的一端进行固定，第二固定结构225设置在第二承载结构223上对探针226的另一端进行固定，由于第一承载结构222和第一固定结构224对探针226施加的力是垂直于探针226的轴向方向，第二承载结构223和第二固定结构225对探针226施加的力也是垂直于探针226的轴向方向，因此不会对探针226施加扭转力或轴向拉力，解决了传统方案中采用两端夹持的方式会对探针施加扭转力及轴向拉力使得探针容易发生扭转变形的问题。

在上述技术方案的基础上，本实施例还对上述夹持组件22中的各个部件的实现方式进行举例说明：

对于第一承载结构222，具体可以包括：固定设置在夹持基体221一端的竖板2221和设置在竖板2221上的转接件2222。其中，竖板2221与探针226的长度方向垂直。转接件2222设置在竖板2221上，位于朝向第二承载结构223的一侧，且与竖板2221能够相对转动。探针226的一端可被固定至转接件2222上，转接件2222位于探针226的端部下方，用于支撑探针226。第一固定结构224设置在转接件2222上，用于与转接件2222配合以对探针226进行固定。

另外，转接件2222可以与上述旋转电机2141相连，旋转电机2141可驱动转接件2222转动，进而带动探针226转动。探针226为大长细比的圆柱状结构，其周面附着有被观测物，当对被观测物进行观测的位置固定时，通过转动探针226能够对其弧形表面上各个位置处附着的被观测物都能进行观测，提高对被观测物的多方面进行观测。

一种具体的实现方式为：转接件2222呈半圆柱体，转接件2222上平行于轴向的平面为第一安装面。第一安装面上设有沿轴向方向延伸的第一定位槽2222a，探针226的端部可容纳于第一定位槽2222a内，第一定位槽2222a起到对探针226进行限位的作用，使探针226不能沿径向方向移动。第一固定结构224可设置在第一安装面上，用于将探针226压紧在第一定位槽2222a内，以使探针226不能从第一定位槽2222a内脱出。

对于第一固定结构224，其实现方式可以有多种，例如可采用如下方式：

图8为本申请实施例二提供的夹持组件的中第一固定结构进行装配的结构示意图，图9为本申请实施例二提供的夹持组件中压紧件处于第二位置时的结构示意图，图10为本申请实施例二提供的夹持组件中压紧件处于第一位置时的结构示意图。

如图8至图10所示，第一固定结构224包括：第一销钉2241和压紧件2242。其中，第一销钉2241沿与第一安装面垂直的方向插设在转接件2222上。压紧件2242的一端与第一销钉2241转动连接，压紧件2242能够以第一销钉2241为转动中心进行转动。

压紧件2242沿逆时针方向转动至第一位置，在第一位置时，压紧件2242与第一安装面接触并对第一安装面施加压紧力以压紧探针226，如图10；压紧件2242还可以沿顺时针方向转动至第二位置，在第二位置时，压紧件2242与第一安装面分离以撤销对探针226的压紧力，如图9。具体的，压紧件2242为扁平状的结构，其底面为斜面，与第一安装面之间呈一定夹角。相当于压紧件2242的厚度是逐渐变化的，其较厚的一端与第一销钉2241转动连接。当压紧件2242处于第二位置时，与第一安装面之间的接触面积很小；当压紧件2242沿逆时针转动时，与第一安装面之间的接触面积越来越大，压紧件2242中较厚的部分更多的与第一安装面接紧密贴合，进而对第一安装面产生压紧力。

进一步的，还可以采用第二销钉2243，沿与第一安装面垂直的方向固定插设于转接件2222上，第二销钉2243与第一销钉2241分别位于第一定位槽2222a的两侧。第二销钉2243的头部与第一安装面之间留有一定的间隙。压紧件2242中远离第一销钉2241的一端设有弯钩2242a，当压紧件2242逆时针转动至第一位置时，弯钩2242a可容纳于上述间隙中，且钩挂在第二销钉2243上，加强对压紧件2242的固定，避免其发生松脱。

一种可选的方式：在压紧件2242上固定设有转动滑块2244，操作人员用手扳动转动滑块2244可带动压紧件2242相对于第一销钉2241转动，方便操作。

除了上述方案之外，第一固定结构224还可以采用其他方式来实现，例如：采用螺纹连接的方式：在第一销钉2241上设置外螺纹，压紧件2242与第一销钉2241固定连接。转动压紧件2242并带动第一销钉2241转动，缩短第一销钉2241的头部与第一安装面之间的距离，进而使得压紧件2242对第一安装面施加压紧力。

图11为本申请实施例二提供的夹持组件中压紧盖处于打开位置时的结构示意图。如图11所示，对于第二承载结构223，设置在夹持基体221的端部，可通过螺栓进行固定。第二承载结构223上设置有第二安装面，其上设有第二定位槽2231，探针226的另一端可容纳于第二定位槽2231内。第二承载结构223用于对探针226进行支撑。在第二定位槽2231的末端插设有限位销钉2232，限位销钉2232用于对探针226进行轴向限位。

一种具体的实现方式为：第二承载结构223开设有观察孔2233，观察孔2233的中心线垂直于第二安装面。观察孔2233将第二定位槽2231截断为前后两部分，探针226跨设在观察孔2233的上方，其位于观察孔2233的前后两侧的部分均容纳于第二定位槽2231内，以使前后两部分第二定位槽2231均能够对探针226进行支撑和限位。

对于第二固定结构225，其实现方式可以有多种，例如可采用如下方式：如图11所示，第二固定结构225包括：压紧盖2251和锁定件2252。其中，压紧盖2251与第二承载结构223转动连接，以使压紧盖2251能够相对于第二承载结构223转动至闭合位置或打开位置。当压紧盖2251向下翻转至闭合位置时，与第二安装面接触并压紧探针226；当压紧盖2251向上翻转至打开位置时，与第二安装面分离，不再对探针226施加压紧力。锁定件2252设置在第二承载结构223上，用于在压紧盖2251处于闭合位置时对压紧盖2251进行锁定。

对于锁定件2252，可以采用多种方式来实现，例如：锁定件2252可以通过螺栓连接、卡紧连接的方式与压紧盖2251连接在一起，或者，也可以采用如下方式：分别在锁定件2252和压紧盖2251上设置磁力吸附件和被吸附件，以使锁定件2252和压紧盖2251之间通过磁力吸合的方式固定在一起。例如：在锁定件2252上设置永磁铁，对应在压紧盖2251上设置铁块，通过永磁铁对铁块的磁力将压紧盖2251牢牢固定在锁定件2252上。

本实施例中，锁定件2252设置在夹持基体221的侧面，压紧盖2251上设有朝向锁定件2252方向延伸的凸出部2251a，该凸出部2251a上设有磁力被吸附件。当压紧盖2251处于闭合状态时，凸出部2251a位于锁定件2252上方，通过磁力吸引凸出部2251a与锁定件2252紧密贴合。

进一步的，在压紧盖2251上设有观察窗2251b，观察窗2251b与上述观察孔2233位置对应。具体的，压紧盖2251呈方框形状，中部镂空的区域形成观察窗2251b，当压紧盖2251处于闭合位置时，压紧盖2251的两个短边框均与第二安装面接触并对其施加压紧力，以限制探针226沿径向移动。

相应的，在夹持基体211与观察窗2251b对应的位置处开设有通孔(图中未示出)，以使光线能够依次穿透观察窗2251b、观察孔2233、夹持基体211上的通孔、以及载物台218上的通孔2181。

另外，采用连接轴227，位于竖板2221背离转接件2222的一侧与转接件2222相连，连接轴227的另一端与旋转电机2141相连，以通过旋转电机2141驱动转接件2222转动，进而带动探针226转动。

连接轴227与旋转电机2141的连接的方式可采用常规的手段，例如：采用联轴器217进行连接，可采用快速拆装结构进行装配。连接轴227的端部设置为多边形，与联轴器217之间通过多边形的多个面传递转矩。连接轴227与联轴器217之间可采用两个第一防松螺母2271进行连接，以避免连接轴227脱开。

在上述技术方案的基础上，在上壳体7的侧面开设检测窗，该检测窗可供夹持组件22穿过。在图像扫描系统的使用过程中，先将夹持组件22从检测窗中取出，将探针装配在夹持组件22上，然后再将夹持组件22从检测窗放入系统中至预设位置。至于夹持组件22取出或装入的实现方式，可以采用多种手段来实现，例如：在夹持组件22上设置牵拉件，操作人员可用手拉拽牵拉件可将夹持组件22从系统内取出；操作人员推动牵拉件，可将夹持组件22推入系统内。或者，也可以在底座1上设置驱动结构，驱动结构可驱动夹持组件22朝向检测窗移动或远离检测窗。上述取出或装入的方式可采用本领域常规的手段来完成，本实施例不做详细说明。

实施例三

本实施例是在上述实施例的基础上，提供一种光学装置5的具体实现方式：

图12为本申请实施例三提供的一种光学装置的爆炸视图，图13为图12中提供的光学装置中装有支架元件和转轴的盘形支架组件的结构示意图，图14为图13中提供的装有支架元件和转轴的盘形支架组件的D向结构示意图，图15为图12中提供的光学装置中在去除第一盘形支架板后的盘形支架组件的结构示意图，图16为图15中提供的去除第一盘形支架板后的盘形支架组件的B向结构示意图，图17为图12中提供的光学装置的元件支架的立体结构示意图。

如图12所示，本实施例提供的光学装置5包括第一遮光外壳、以及设置在第一遮光外壳内的盘形支架组件51、转轴52、镜片套筒53以及多个元件支架54。

转轴52穿设于盘形支架组件51的中心，两端伸出第一遮光外壳，通过转轴52将盘形支架组件51可转动地进行支承，另外还能通过转轴52的端部接收外部驱动载荷，以通过驱动载荷驱动转轴52旋转进而带动盘形支架组件51转动，从而实现安装在盘形支架组件51的元件支架54上的光学元件的转动调节和选择，外部驱动载荷可以通过电机等驱动机构与转轴52的传动连接进行动力传递。第一遮光外壳对内部的盘形支架组件51进行封装，避免外部环境的光线对内部的光学元件进行干扰。第一遮光外壳可以为箱体结构，由前板551、后板552、侧板553、透光侧板554、盖板555以及底板556固定连接在一起形成；

盘形支架组件51能够绕转轴52的轴心线旋转地安装于第一遮光外壳内，转轴52的两端伸出第一遮光外壳。如图12和图13结构所示，盘形支架组件51固定安装于转轴52上，以便通过转轴52带动盘形支架组件51转动，转轴52的两端伸出到第一遮光外壳的外部。

如图12和图13所示，盘形支架组件51的周向安装有多个元件支架54，元件支架54可以均匀分布在盘形支架组件51的周向，也可以随机分布在盘形支架组件51的周向，具体地布置位置和间隔可以根据实际需要进行设置。

元件支架54用于安装滤光片等光学元件，并在内部设置有用于安装光学元件的腔体，同时设置有与腔体连通的入光孔541和出光孔542，以便光线透过入光孔541之后经过光学元件再从出光孔542射出。入光孔541设置于元件支架54背离转轴52的一侧表面，出光孔542设置于元件支架54朝向镜片套筒53的一侧表面。

第一遮光外壳设置有与入光孔541位置对应的第一透光孔5541和与出光孔542位置对应的第二透光孔5511。具体的，如图12所示，第一遮光外壳由前板551、后板552、侧板553、透光侧板554、盖板555以及底板556固定连接在一起形成。其中，透光侧板554上设置有贯穿其厚度的第一透光孔5541，前板551上设置有贯穿其厚度的第二透光孔5511。第一透光孔5541的中心轴线与第二透光孔5511的中心轴线垂直设置。通过转轴52的调节，可以使第一透光孔5541与元件支架54顶部的入光孔541相对设置，并使第二透光孔5511与元件支架54一侧的出光孔542相对设置，并形成一条光学通路。

镜片套筒53固定安装于第一遮光外壳的内侧面，并与第二透光孔5511相对。具体的，在第一遮光外壳的内侧面与盘形支架组件51之间设置有镜片套筒53，镜片套筒53固定安装在第一遮光外壳的前板551上，并与第二透光孔5511相对，镜片套筒53用于安装透镜、物镜等透光元件。

第一透光孔5541、入光孔541、腔体、出光孔542、镜片套筒53以及第二透光孔5511形成光线通路。在驱动转轴52转动的过程中，可以使第一透光孔5541与入光孔541、以及第二透光孔5511与出光孔542相对，当有光线从第一透光孔5541射入时，光线可以依次透过入光孔541、腔体或安装于腔体内的光学元件、出光孔542、镜片套筒53或安装于镜片套筒53内的透光元件以及第二透光孔5511，并从第二透光孔5511中射出。

上述技术方案中，在第一遮光外壳内通过转轴52安装有盘形支架组件51，盘形支架组件51的周向上安装有多个元件支架54，通过元件支架54可以安装滤光片等多种光学元件，在盘形支架组件51绕转轴52转动时可以使安装于元件支架54内的光学元件与第一透光孔5541和第二透光孔5511对齐，从而方便地选择不同的光学元件，实现多元件工作过程中的往复旋转功能，而且选择、对准方便，不仅体积小、重量轻、高密度装填，还有利于保证多元件集成时的快速安装和稳定运动，从而满足光学仪器小型化、轻量化和高密度装填的设计需求。

一种具体的实施方式中，如图13至图17所示，盘形支架组件51包括沿转轴52的轴向依次排列的第一盘形支架板511、盘形支架本体512以及第二盘形支架板513，第一盘形支架板511、盘形支架本体512以及第二盘形支架板513之间固定连接。元件支架54安装于盘形支架本体512的外周面，盘形支架本体512和元件支架54被夹设在第一盘形支架板511与第二盘形支架板513之间。

盘形支架组件51的第一盘形支架板511、盘形支架本体512以及第二盘形支架板513沿转轴52的轴向依次排列，并且固定连接，通过第一盘形支架板511与第二盘形支架板513将盘形支架本体512和元件支架54夹设在中间，能够对盘形支架本体512和元件支架54进行轴向限位和夹紧，提高了元件支架54以及安装于元件支架54上的光学元件的稳定性和可靠性。

为了进一步提高光学装置在使用过程中的稳定性和耐久性，如图13和图14结构所示，转轴52的两端部均螺纹连接有防松螺母，称之为第二防松螺母521，通过第二防松螺母521的设置能够实现转轴52在运动过程中盘形支架组件51的防松功能。

在实际应用中，盘形支架本体512与第一盘形支架板511和第二盘形支架板513之间可以通过螺栓连接，因为采用螺栓连接第一盘形支架板511、盘形支架本体512以及第二盘形支架板513，螺栓具有方便拆装的特点，便于对第一盘形支架板511、盘形支架本体512以及第二盘形支架板513进行拆装，如，需要更换光学元件或对光学元件进行检修的时候，因此，具有便于拆装、检修和更换零部件的优点。

如图16结构所示，盘形支架本体512的外周面设置有多个定位槽5121，定位槽5121沿转轴52的轴向延伸。定位槽5121可以为燕尾槽，也可以为倒T形槽、梯形槽、锥形槽等其它形状的定位槽5121。同时，元件支架54设置有与定位槽5121形状配合的定位块543，定位块543与定位槽5121插接配合。

由于在盘形支架本体512的外周面设置有多个定位槽5121，并在元件支架54上设置有与定位槽5121形状配合地定位块543，使得元件支架54能够通过定位槽5121与定位块543的插接配合方便、快速地进行拆装，从而还能提高定位速度，无需浪费定位时间，提高了元件支架54的装配效率。

为了满足轻量化的设计需求，如图14和图16结构所示，盘形支架本体512、第一盘形支架板511以及第二盘形支架板513均设置有多个减重孔56。盘形支架本体512、第一盘形支架板511以及第二盘形支架板513均设置有用于穿设转轴52的中心轴孔。

盘形支架本体512、第一盘形支架板511以及第二盘形支架板513上设置的减重孔56均沿周向均匀分布且可以为各种形状，目的就是在保持结构强度满足要求的情况下尽量减小装置的重量和转动惯量，以实现轻量化设计，进而节能减排，并提高整个装置的稳定性。

实施例四

本实施例是在上述实施例的基础上，提供一种发光装置4的具体实现方式：

如图1所示，发光装置4包括：第二遮光外壳41和位于第二遮光外壳41内的光源。其中，第二遮光外壳41朝向光学装置5的一侧设有透光孔，光源朝向该透光孔发光。

本实施例还提供一种光源的实现方式：

图18为本申请实施例四提供的图像扫描系统中的光源的示意图，图19为图18所示的光源中LED光源模组与光源模组固定板固定的结构示意图。如图18和图19所示，本实施例提供的光源42包括：凸透镜421和至少两个LED光源模组422。其中，凸透镜的前弧面4211为球面。LED光源模组422与凸透镜的前弧面4211相对设置，且各个LED光源模组422中的灯珠4221的中心分别朝向凸透镜的前弧面的球心4212。LED光源模组422发出的光经凸透镜421向凸透镜的前弧面的球心4212汇聚。

首先，LED光源模组422的数量更多，其次，对LED光源模组422设置的位置进行的限制，各个LED光源模组422的灯珠4221的中心分别朝向凸透镜的前弧面的球心4212，这样，各个LED光源模组的灯珠4221发出的光向凸透镜的前弧面的球心4212汇聚，从而凸透镜的前弧面的球心4212周围的亮度较高，同时，由于凸透镜的前弧面的球心4212周围是各个LED光源模组422的光交互补偿的位置，因此，凸透镜的前弧面的球心4212周围的光斑的均匀性较高。

一种具体的实现方式：如图18所示，其中一个LED光源模组的灯珠4221位于凸透镜421的焦点处，作为焦点LED光源模组。凸透镜的前弧面的球心4212位于凸透镜的主光轴4213上。焦点LED光源模组位于凸透镜421的焦点处，凸透镜421对焦点LED光源模组的光的汇聚作用较好，使得凸透镜的前弧面的球心4212周围的光强度较高。

另外，如图18所示，除焦点LED光源模组以外的LED光源模组422为旁侧LED光源模组。旁侧LED光源模组的灯珠4221向凸透镜的主光轴4213方向倾斜，以旁侧LED光源模组的灯珠4221的中心朝向凸透镜的前弧面的球心4212。采用上述结构，能够方便的实现旁侧LED光源模组的灯珠的中心朝向凸透镜的前弧面的球心4212。

再者，如图18所示，旁侧LED光源模组的灯珠4221在凸透镜的主光轴4213的投影位于焦点LED光源模组的灯珠4221和凸透镜421之间。即旁侧LED光源模组的灯珠4221的物距小于凸透镜421的焦距，旁侧LED光源模组的灯珠4221发出的光在凸透镜的前弧面的球心4212周围形成的光斑与焦点LED光源模组的灯珠4221发出的光在凸透镜的前弧面的球心4212周围形成的光斑交错补偿较好，凸透镜的前弧面的球心4212周围的光斑强度较高，均匀性也较高。

一种具体的实施方式：旁侧LED光源模组是n个，n是大于等于2的整数。n个旁侧LED光源模组是以焦点LED光源模组为圆心在同一圆的圆周均匀分布，那么在凸透镜的前弧面的球心4212周围形成的光斑也大致成圆形。

作为一种可选的实施方式，如图18和图19所示，旁侧LED光源模组是两个，两个旁侧LED光源模组相对于焦点LED光源模组对称设置。焦点LED光源模组和两个旁侧LED光源模组排列成线形，那么在凸透镜的前弧面的球心4212周围形成的光斑也大致成线形。

实施中，如图18和图19所示，焦点LED光源模组和旁侧LED光源模组之间具有间隔，有利于LED光源模组的散热。

实施中，如图18所示，LED光源模组还包括光源模组固定板4222，用于固定LED光源模组422。光源模组固定板4222与凸透镜的前弧面4211相对设置，焦点LED光源模组固定于光源模组固定板4222的内板面的中心位置，设置的位置规则，便于加工制造。

实施中，如图18所示，光源模组固定板4222的内板面的边缘位置向凸透镜的主光轴4213方向倾斜。旁侧LED光源模组固定于光源模组固定板4222的内板面的边缘位置，以实现旁侧LED光源模组的灯珠向凸透镜的主光轴4213方向倾斜。其中，光源模组固定板4222和LED光源模组形成LED光源组件。通过光源模组固定板4222的内板面的边缘位置向凸透镜的主光轴方向倾斜，实现旁侧LED光源模组的灯珠向凸透镜的主光轴方向倾斜，结构简单，便于实现。

实施中，如图19所示，LED光源模组422包括光源模组基板4223和固定于光源模组基板4223中心位置的灯珠4221。光源模组基板4223可以是如图19所示的正方形，也可以是其他形状，如圆形，长方形等。上述光源模组基板4223与光源模组固定板4222固定，以实现LED光源模组422和光源模组固定板4222的固定。

实施中，LED光源模组422和凸透镜421之间满足以下关系式：

其中，b为旁侧LED光源模组的灯珠的中心和焦点LED光源模组的灯珠的中心在与凸透镜的主光轴相垂直的方向的投影之间的距离，φ为凸透镜的直径，D为凸透镜的焦距，L为光源模组基板4223的边长，θ为旁侧LED光源模组相对于凸透镜的主光轴方向倾斜的夹角，α为旁侧LED光源模组的的灯珠的中心到凸透镜同侧边缘的夹角。

上述公式的的推导过程如下：

光源模组固定板4222的内板面的边缘位置向凸透镜的主光轴方向倾斜的角度等于旁侧LED光源模组相对于凸透镜的主光轴方向倾斜的夹角，也是θ。图20为图18所示的光源的几何关系示意图，如图20所示，在△ABC中，根据几何关系，角BAC＝α-θ；则

由于将BC和AB带入/>即可推导出/>

实施中，b还满足以下关系式：

推导过程如下：

如图20所示，根据几何关系，由于/>即可推导出

实施中，θ还满足以下关系式：

其中，r为凸透镜的前弧面所在球的半径。

的推导过程如下：如图20所示，在△UVW中，根据几何关系，即可推导出/>

实施中，θ和b应在满足关系式和/>的条件下取最小值。

第二遮光壳体内可以设置有多个光源42，各光源42所发出的光线的波长、强度等特征具有一定的区别。多个光源42可设置在一个旋转支架上，通过旋转电机驱动该旋转支架转动，以选定其中一个光源42朝向光学装置发光。该旋转支架的结构可以参照上述盘形支架组件51的实现方式。

实施例五

本实施例是在上述实施例的基础上，对图像扫描系统进行进一步的优化。

在上述技术方案的基础上，图像扫描系统还可以包括PWM调光装置，用于调节光源的亮度。PWM调光装置可以设置在上述第二遮光壳体内。

图21为本申请实施例五提供的图像扫描系统中PWM调光装置的示意图，图22为图21所示PWM调光装置的PWM控制器输出的脉冲电压的示意图。如图21和图22所示，本实施例提供的PWM调光装置43包括：电压源4311和PWM控制器432，其中，PWM控制器432用于控制电压源431的通断以输出脉冲电压，该脉冲电压加载于上述光源42。

通过PWM控制器控制电压源的通断以形成脉冲电压并输出脉冲电压，即通过PWM控制器能够控制加载于光源的脉冲电压，而调整脉冲电压能够实现对光源的调光。本申请实施例的PWM调光装置对光源的调光，是通过PWM控制器的数字信号快速控制实现的，调整频率和调整精度更高，可靠性也更好；同时，电压源的功率也能够较大，能够实现大功率的调光；此外，电压源的成本也较为低廉。

实施中，如图22所示，PWM控制器432控制脉冲电压的脉宽和脉冲频率，以对光源42的平均亮度进行调整。

实施中，电压源431是恒压的电压源，其输出的电源电压是固定的，因此脉冲电压的电压也是固定的，对脉冲电压的电压不进行调整，对光源的平均亮度的调整仅需要调整脉宽和脉冲频率即可。

实施中，如图21所示，电压源431、PWM控制器432和光源42顺次串联，能够实现PWM控制器控制电压源的通断以输出脉冲电压，脉冲电压加载于光源。

实施中，光源的平均亮度满足以下关系式：

其中，E_L为光源的平均亮度，

V为电压源的电压，R₀为电压源的等效电阻，

R₁为光源的等效电阻，

f为脉冲电压的脉冲频率，τ为脉冲电压的脉宽，

η为光源的电光转换效率，

ΔT为观察时间，当PWM调光装置作为图像扫描系统的调光装置，ΔT小于图扫描系统的荧光相机的最小曝光时间。

公式的推导过程如下：

光源的电流所做的总功W，其中一部分是电流做功转化为光的部分E_L，另一部分是电流做功转化为热的部分E，W＝E_L+E。LED光源装置的电光转换效率为η，/>因此，可推导出/>进而推导出/>进一步，将ΔT消去，最终推导出/>

实施中，脉冲电压的脉冲频率满足以下关系式：

f×ΔT＞100。

符合上述关系式的脉冲电压的脉冲频率，能够保证光源的亮度的均匀性。

实施中，脉冲电压的脉宽满足以下关系式：；

其中，ε为荧光相机的最小感光度；即光源的平均亮度大于荧光相机的最小感光度，荧光相机能感光到光源的发出的光。

实施例六

本实施例是在上述技术方案的基础上，对图像扫描系统进行进一步的优化。

图23为本申请实施例六提供的图像扫描系统的光路原理示意图。如图1和图23所示，图像扫描系统还包括视觉背景装置8，视觉背景装置8位于上述夹持组件22远离光学组件5的一侧，具体是与观察窗对应的位置处，用于提供荧光作为被观测物82的背景光。视觉背景装置8也固定在载物台基准平板213上，与夹持组件22同步移动。视觉背景装置8、载物台218上的通孔2181、夹持基体211上的通孔、观察孔2233、观察窗2251b沿图像扫描系统的主光轴依次排布。

图24为本申请实施例六提供的图像扫描系统中视觉背景装置的示意图，图25为图24所示的视觉背景装置和物镜的示意图。如图21和图22所示，本申请实施例的视觉背景装置8的其中一侧能够提供荧光作为被观测物的背景光，且视觉背景装置8能够提供荧光的一侧具有非反射区域81，所述非反射区域81对激发光进行穿过或吸收。其中，非反射区域81朝向上述光学装置5中的物镜58，以减少视觉背景装置8对激发光的反射。

视觉背景装置8能够提供荧光的一侧具有非反射区域，非反射区域对激发光不进行反射，而是对激发光进行穿过或吸收。这样，由于非反射区域的存在，视觉背景装置对激发光的反射不存在或较少，因此，图像扫描系统在显微成像时在被观测物表面不会产生光晕，提高了荧光显微成像的质量。

实施中，非反射区域81是贯穿视觉背景装置8厚度方向的中空区域。这样，中空区域作为非反射区域，激发光能够直接穿过，同时，视觉背景装置8的成本也较低。

实施中，视觉背景装置8提供荧光的一侧的外轮廓的尺寸大于物镜58的视野的直径。这样，视觉背景装置8能够为整个物镜58的视野范围提供荧光，提高视野的亮度。

实施中，视觉背景装置8可以是环形或者矩形框的结构。这样，环形或矩形框的视觉背景装置8，中空部分作为非反射区域，实体部分的一侧能够提供荧光，整个物镜的视野范围的荧光较为均匀。

实施中，作为一种可选的方式，视觉背景装置8包括：两个对称设置的荧光板83，荧光板83的其中一侧能够提供荧光，各个荧光板83的发光侧朝向同一侧，且两个荧光板83之间间隔设置以作为视觉背景装置8的中空区域。上述结构的视觉背景装置8，结构简单，便于加工制造。

实施中，荧光板83是单色光源的荧光板，各个荧光板83通过供电导线84及电路开关与电源连接。其中，电路开关用于控制荧光板83的电源通断，以控制视觉背景装置8的荧光的有无。

荧光板83是有源的荧光板，首先，发出的荧光的强度较为稳定，荧光显微光学系统在显微成像时成像效果也能较为稳定；其次，能够灵活的控制视觉背景装置的荧光的有无，更加灵活；再次，荧光板83提供荧光的波长和强度都能根据实际需要灵活选择。

实施中，荧光板83是矩形的荧光板。矩形的荧光板形状简单，便于加工制造。

实施中，所述荧光板83之间中空区域的宽度满足以下关系式：

a＞2×s×tan β；

其中，a为两个荧光板之间中空区域的宽度，s为物镜和视觉背景装置之间的距离，β为透过物镜的激发光的发散角。

图25中，s＝p+q，p是被观测物82到物镜58的距离，q是被观测物82到视觉背景装置8能够提供荧光的一侧的距离；或者p是与标志物到物镜的距离，q是标志物到视觉背景装置能够提供荧光的一侧的距离，标志物与被观测物之间的距离固定。

β为透过物镜的激发光的发散角，是物镜和激发光的频率决定后，β的值也就确定了。a＞2×s×tan β的推导过程如下：

在△XYZ中，根据几何关系，

由于YZ＝s，可推导出a＞2×s×tan β。

实施中，荧光板的长度C₁大于物镜视野的直径，两个荧光板长边的外边缘之间的距离大于物镜视野的直径。

荧光板的长度和两个荧光板长边的外边缘之间的距离都是大于物镜视野的直径，整个物镜的视野范围的荧光较为均匀。

作为一个可选的方式，荧光板的长度C₁比物镜视野的直径大1毫米。

作为一个可选的方式，荧光板的宽度C₂大于等于0.1毫米。

实施中，荧光板、光学装置中的滤光片和图像采集装置满足以下关系式：

ε＜λ(f₀)×E₀＜K；

其中，f₀为荧光板提供的荧光的频率，_E0为频率为f₀的荧光的能量，λ(f₀)为滤光片对频率为f₀的荧光的响应率，ε为图像采集装置的最小感光度，K为图像采集装置的最大感光度。图像采集装置具体可以为荧光相机。

λ(f₀)×E₀就是荧光的能量，ε＜λ(f₀)×E₀＜K就是表达荧光的能量在荧光相机的感光范围内。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种图像扫描系统，其特征在于，包括：底座、以及设置在底座上的载物装置、发光装置、光学装置和图像采集装置；其中，

所述图像采集装置位于所述光学装置的成像侧，与所述图像采集接口对应；

还包括：

上壳体，罩设在所述载物装置、发光装置、光学装置和图像采集装置上方，与所述底座相连；所述上壳体的侧壁设有检测窗；

视觉背景装置，设置在所述载物装置远离光学装置的一侧；所述视觉背景装置的其中一侧能够提供荧光作为被观测物的背景光，且所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧具有非反射区域，所述非反射区域对激发光进行穿过或吸收；

其中，所述非反射区域朝向所述光学装置中的物镜以减少所述视觉背景装置对激发光的反射，所述激发光是所述光源发出的光经所述光学装置中的滤光片后透过所述物镜形成的所述非反射区域是贯穿所述视觉背景装置厚度方向的中空区域。

2.根据权利要求1所述的图像扫描系统，其特征在于，所述载物装置包括：

载物台调节装置，设置在所述底座上；

夹持组件，可拆卸设置在所述载物台调节装置上；

承载件，可拆卸设置在所述夹持组件上，用于承载被观测物。

3.根据权利要求2所述的图像扫描系统，其特征在于载物台调节装置包括：载物台支撑导轨架、载物台基准座、载物台基准平板、直线电机、旋转电机、旋转台以及旋转台支架；其中：

所述载物台基准座能够沿水平方向移动地安装于所述载物台支撑导轨架的顶部；

所述载物台基准平板能够沿水平方向移动地安装于所述载物台基准座的顶部；

所述旋转台支架固定安装于所述载物台基准平板的顶面；

所述旋转台能够绕其轴心线旋转地安装于所述旋转台支架；

所述直线电机与所述载物台基准座和所述载物台基准平板均传动连接，用于驱动所述载物台基准座和所述载物台基准平板移动；

所述旋转电机与所述旋转台传动连接，用于驱动所述旋转台转动；

所述旋转台设置有沿水平方向延伸的输出轴。

4.根据权利要求3所述的图像扫描系统，其特征在于，所述直线电机包括X向直线电机和Y向直线电机；

所述X向直线电机固定安装于所述载物台基准座，用于驱动所述载物台基准平板沿第一方向移动；

所述Y向直线电机固定安装于载物台支撑导轨架，用于驱动所述载物台基准座沿第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向垂直设置。

5.根据权利要求4所述的图像扫描系统，其特征在于，所述旋转电机固定安装于所述载物台基准平板或所述旋转台支架。

6.根据权利要求4所述的图像扫描系统，其特征在于，所述载物台支撑导轨架的顶部设置有凸起的滑轨；

所述载物台基准座的底部设置有与所述滑轨滑动配合地滑槽。

7.根据权利要求6所述的图像扫描系统，其特征在于，所述载物台基准座的顶部设置有导轨；

所述载物台基准平板的底部设置有与所述导轨滑动配合地导槽。

8.根据权利要求7所述的图像扫描系统，其特征在于，所述导轨沿所述第一方向延伸；所述滑轨沿所述第二方向延伸。

9.根据权利要求3-8任一项所述的图像扫描系统，其特征在于，还包括联轴器，所述联轴器固定安装于所述输出轴的端部、且用于传动连接夹持组件的连接轴。

10.根据权利要求9所述的图像扫描系统，其特征在于，还包括固定安装于所述载物台基准平板的顶面的载物台，所述载物台用于安装夹持组件。

11.根据权利要求10所述的图像扫描系统，其特征在于，所述旋转台的周向设置有刻度。

12.根据权利要求2所述的图像扫描系统，其特征在于，所述承载件为探针。

13.根据权利要求12所述的图像扫描系统，其特征在于，所述夹持组件包括：

夹持基体；所述夹持基体沿长度方向的两端分别设有第一承载结构和第二承载结构，分别用于支撑所述探针的两端；

第一固定结构，设置在所述第一承载结构上，用于固定所述探针的一端；

第二固定结构，设置在所述第二承载结构上，用于固定所述探针的另一端。

14.根据权利要求13所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第一承载结构包括：

固定设置在所述夹持基体一端的竖板，所述竖板与探针的长度方向垂直；

转接件，设置在所述竖板朝向第二承载结构的一侧，与所述竖板转动连接；所述转接件用于支撑所述探针及设置所述第一固定结构。

15.根据权利要求14所述的图像扫描系统，其特征在于，所述转接件具有用于设置第一固定结构的第一安装面，所述第一安装面上设有用于容纳探针的第一定位槽；所述第一固定结构用于将所述探针压紧在所述第一定位槽内进行固定。

16.根据权利要求15所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第一固定结构包括：

第一销钉，沿与第一安装面垂直的方向固定插设在所述转接件上；

压紧件，一端与所述第一销钉转动连接；所述压紧件可相对于所述第一销钉转动至第一位置或第二位置；在第一位置时，所述压紧件与第一安装面接触并压紧探针；在第二位置时，所述压紧件与第一安装面分离以撤销对所述探针的压紧力。

17.根据权利要求16所述的图像扫描系统，其特征在于，所述压紧件的底面为斜面，以使压紧件中靠近第一销钉的端部底面与第一安装面紧密贴合。

18.根据权利要求16或17所述的图像扫描系统，其特征在于，所述压紧件中远离第一销钉的一端设有弯钩；

所述第一固定结构还包括：

第二销钉，沿与第一安装面垂直的方向固定插设于所述转接件上；所述第二销钉的头部与第一安装面之间留有可容纳弯钩的间隙；当所述压紧件处于第一位置时，所述弯钩容纳于该间隙内且钩挂在所述第二销钉上。

19.根据权利要求13所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第二承载结构上设置有第二安装面，所述第二安装面上设有用于容纳探针的第二定位槽；所述第二定位槽的末端插设有垂直于第二安装面的限位销钉。

20.根据权利要求19所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第二承载结构开设有中心线垂直于第二安装面的观察孔，所述观察孔将第二定位槽截断为前后两部分；所述探针跨设在观察孔上方，且分别位于观察孔两侧的部分均容纳于第二定位槽内。

21.根据权利要求20所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第二固定结构包括：

压紧盖，与所述第二承载结构转动连接；所述压紧盖可相对于第二承载结构转动至闭合位置或打开位置；在闭合位置时，所述压紧盖与第二安装面接触并压紧探针；在打开位置时所述压紧盖与所述第二安装面分离；所述压紧盖上设有位置与所述观察孔对应的观察窗；

锁定件，设置在所述第二承载结构上，用于在压紧盖处于闭合位置时对所述压紧盖进行锁定。

22.根据权利要求21所述的图像扫描系统，其特征在于，所述锁定件内设有磁力吸附件；

所述压紧盖具有朝向锁定件延伸的凸出部，所述凸出部内设有磁力被吸附件。

23.根据权利要求21所述的图像扫描系统，其特征在于，所述压紧盖呈方框形状，中部镂空的区域形成所述观察窗；

在所述压紧盖处于闭合位置时，所述压紧盖的两个短边框均与第二安装面接触并对其施加压紧力。

24.根据权利要求14所述的图像扫描系统，其特征在于，还包括：

连接轴，从所述竖板背离第二承载结构的一侧与所述转接件相连。

25.根据权利要求1所述的图像扫描系统，其特征在于，所述光学装置包括第一遮光外壳、盘形支架组件、转轴、镜片套筒以及多个元件支架；

所述盘形支架组件能够绕所述转轴的轴心线旋转地安装于所述第一遮光外壳内，所述转轴的两端伸出所述第一遮光外壳；

所述盘形支架组件的周向设置有多个所述元件支架；

所述元件支架设置有用于安装光学元件的腔体、与所述腔体连通的入光孔和出光孔；

所述第一遮光外壳设置有与所述入光孔位置对应的第一透光孔和与所述出光孔位置对应的第二透光孔；

所述镜片套筒固定安装于所述第一遮光外壳的内侧面，并与所述第二透光孔相对；

所述第一透光孔、所述入光孔、所述腔体、所述出光孔、所述镜片套筒以及所述第二透光孔形成光线通路。

26.根据权利要求25所述的图像扫描系统，其特征在于，所述盘形支架组件包括沿所述转轴的轴向依次排列的第一盘形支架板、盘形支架本体以及第二盘形支架板，所述第一盘形支架板、所述盘形支架本体以及所述第二盘形支架板之间固定连接；

所述元件支架安装于所述盘形支架本体的外周面；

所述盘形支架本体和所述元件支架被夹设在所述第一盘形支架板与所述第二盘形支架板之间。

27.根据权利要求26所述的图像扫描系统，其特征在于，所述盘形支架本体的外周面设置有多个定位槽，所述定位槽沿所述转轴的轴向延伸；

所述元件支架设置有与所述定位槽形状配合的定位块，所述定位块与所述定位槽插接配合。

28.根据权利要求27所述的图像扫描系统，其特征在于，所述定位槽为燕尾槽。

29.根据权利要求26所述的图像扫描系统，其特征在于，所述盘形支架本体与所述第一盘形支架板和所述第二盘形支架板之间均通过螺栓连接。

30.根据权利要求26所述的图像扫描系统，其特征在于，所述盘形支架本体、所述第一盘形支架板以及所述第二盘形支架板均设置有多个减重孔；

所述盘形支架本体、所述第一盘形支架板以及所述第二盘形支架板均设置有用于穿设所述转轴的中心轴孔。

31.根据权利要求30所述的图像扫描系统，其特征在于，所述转轴的两端部均螺纹连接有防松螺母。

32.根据权利要求25-31任一项所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第一遮光外壳为由前板、后板、侧板、透光侧板、盖板以及底板固定连接在一起形成的箱体结构；

所述透光侧板上设置有贯穿其厚度的所述第一透光孔；

所述前板上设置有贯穿其厚度的所述第二透光孔。

33.根据权利要求32所述的图像扫描系统，其特征在于，所述入光孔设置于所述元件支架背离所述转轴的一侧表面；所述出光孔设置于所述元件支架朝向所述镜片套筒的一侧表面。

34.根据权利要求33所述的图像扫描系统，其特征在于，所述第一透光孔的中心轴线与所述第二透光孔的中心轴线垂直设置。

35.根据权利要求32所述的图像扫描系统，其特征在于，多个所述元件支架均匀分布于所述盘形支架组件的周向。

36.根据权利要求1所述的图像扫描系统，其特征在于，所述发光装置包括：

第二遮光外壳，所述第二遮光外壳朝向光学装置的一侧设有透光孔；

光源，设置在所述第二遮光外壳内；所述光源朝向所述透光孔发光。

37.根据权利要求36所述的图像扫描系统，其特征在于，所述光源包括：

凸透镜，所述凸透镜的前弧面为球面；

至少两个LED光源模组，所述LED光源模组与所述凸透镜的前弧面相对设置，且各个所述LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心；

其中，所述LED光源模组发出的光经所述凸透镜向所述凸透镜的前弧面的球心汇聚。

38.根据权利要求37所述的图像扫描系统，其特征在于，其中一个LED光源模组的灯珠位于所述凸透镜的焦点处，为焦点LED光源模组；

所述凸透镜的前弧面的球心位于所述凸透镜的主光轴上。

39.根据权利要求38所述的图像扫描系统，其特征在于，除所述焦点LED光源模组以外的LED光源模组为旁侧LED光源模组；

所述旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴方向倾斜，以实现所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心朝向所述凸透镜的前弧面的球心。

40.根据权利要求39所述的图像扫描系统，其特征在于，所述旁侧LED光源模组的灯珠在所述凸透镜的主光轴的投影位于所述焦点LED光源模组的灯珠和所述凸透镜之间。

41.根据权利要求40所述的图像扫描系统，其特征在于，所述旁侧LED光源模组是n个，n是大于等于2的整数；

n个所述旁侧LED光源模组是以所述焦点LED光源模组为圆心在同一圆的圆周均匀分布。

42.根据权利要求40所述的图像扫描系统，其特征在于，所述旁侧LED光源模组是两个；

两个所述旁侧LED光源模组相对于所述焦点LED光源模组对称设置。

43.根据权利要求42所述的图像扫描系统，其特征在于，所述焦点LED光源模组和所述旁侧LED光源模组之间具有间隔。

44.根据权利要求43所述的图像扫描系统，其特征在于，还包括光源模组固定板，用于固定所述LED光源模组；

所述光源模组固定板与所述凸透镜的前弧面相对设置，所述焦点LED光源模组固定于所述光源模组固定板的内板面的中心位置。

45.根据权利要求44所述的图像扫描系统，其特征在于，所述光源模组固定板的内板面的边缘位置向所述凸透镜的主光轴方向倾斜；

所述旁侧LED光源模组固定于所述光源模组固定板的内板面的边缘位置，以实现所述旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴方向倾斜。

46.根据权利要求45所述的图像扫描系统，其特征在于，所述LED光源模组包括光源模组基板和固定于所述光源模组基板中心位置的灯珠；

所述光源模组基板与所述光源模组固定板固定，以实现所述LED光源模组和所述光源模组固定板的固定。

47.根据权利要求46所述的图像扫描系统，其特征在于，所述LED光源模组和所述凸透镜之间满足以下关系式：

其中，b为所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心和所述焦点LED光源模组的灯珠的中心在与所述凸透镜的主光轴相垂直的方向的投影之间的距离；

φ为所述凸透镜的直径，D为凸透镜的焦距，

L为光源模组基板的边长，

θ为所述旁侧LED光源模组相对于所述凸透镜的主光轴方向倾斜的夹角，

α为所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心到所述凸透镜同侧边缘的夹角。

48.根据权利要求47所述的图像扫描系统，其特征在于，b还满足以下关系式：

49.根据权利要求48所述的图像扫描系统，其特征在于，θ还满足以下关系式：

其中，r为所述凸透镜的前弧面所在球的半径。

50.根据权利要求49所述的图像扫描系统，其特征在于，θ和b应在满足关系式和/>的条件下取最小值。

51.根据权利要求36-50任一项所述的一种图像扫描系统，其特征在于，还包括：用于调节所述光源亮度的PWM调光装置，设置在第二遮光外壳内。

52.根据权利要求51所述的图像扫描系统，其特征在于，所述PWM调光装置包括：

电压源；

PWM控制器，用于控制所述电压源的通断以输出脉冲电压，所述脉冲电压加载于所述光源。

53.根据权利要求52所述的图像扫描系统，其特征在于，所述PWM控制器控制所述脉冲电压的脉宽和脉冲频率，以对所述光源的平均亮度进行调整。

54.根据权利要求53所述的图像扫描系统，其特征在于，所述电压源是恒压的电压源。

55.根据权利要求54所述的图像扫描系统，其特征在于，所述电压源，所述PWM控制器和所述光源顺次串联。

56.根据权利要求55所述的图像扫描系统，其特征在于，所述光源的平均亮度满足以下关系式：

其中，E_L为所述光源的平均亮度，

V为所述电压源的电压，R₀为所述电压源的等效电阻，

R₁为所述光源的等效电阻，

f为所述脉冲电压的脉冲频率，τ为所述脉冲电压的脉宽，

η为所述光源的电光转换效率。

57.根据权利要求55所述的图像扫描系统，其特征在于，所述光源在观察时间内的平均亮度满足以下关系式：

其中，E_L为所述光源的平均亮度，

V为所述电压源的电压，R₀为所述电压源的等效电阻，

R₁为所述光源的等效电阻，

f为所述脉冲电压的脉冲频率，τ为所述脉冲电压的脉宽，

η为所述光源的电光转换效率，

ΔT为观察时间，且ΔT小于所述图像采集装置的最小曝光时间。

58.根据权利要求57所述的图像扫描系统，其特征在于，所述脉冲电压的脉冲频率满足以下关系式：

f×ΔT＞100。

59.根据权利要求58所述的图像扫描系统，其特征在于，所述脉冲电压的脉宽满足以下关系式：

其中，ε为所述图像采集装置的最小感光度。

60.根据权利要求36-50任一项所述的图像扫描系统，其特征在于，所述视觉背景装置提供荧光的一侧的外轮廓的尺寸大于所述物镜的视野的直径。

61.根据权利要求60所述的图像扫描系统，其特征在于，所述视觉背景装置是环形或者矩形框的视觉背景装置。

62.根据权利要求60所述的图像扫描系统，其特征在于，所述视觉背景装置包括：

两个对称设置的荧光板，所述荧光板的其中一侧能够提供荧光，各个所述荧光板的发光侧朝向同一侧，且两个所述荧光板之间间隔设置以作为所述视觉背景装置的中空区域。

63.根据权利要求62所述的图像扫描系统，其特征在于，所述荧光板是单色光源的荧光板，各个所述荧光板通过供电导线及电路开关与电源连接；

其中，所述电路开关用于控制所述荧光板的电源通断，以控制所述视觉背景装置的荧光的有无。

64.根据权利要求63所述的图像扫描系统，其特征在于，所述荧光板是矩形的荧光板。

65.根据权利要求64所述的图像扫描系统，其特征在于，两个所述荧光板之间中空区域的宽度满足以下关系式：

a＞2×s×tanβ；

其中，a为两个所述荧光板之间中空区域的宽度，s为所述物镜和所述视觉背景装置之间的距离，β为透过所述物镜的激发光的发散角。

66.根据权利要求65所述的图像扫描系统，其特征在于，所述荧光板的长度大于所述物镜视野的直径，两个所述荧光板长边的外边缘之间的距离大于所述物镜视野的直径。

67.根据权利要求66所述的图像扫描系统，其特征在于，所述荧光板的长度比所述物镜视野的直径大1毫米。

68.根据权利要求67所述的图像扫描系统，其特征在于，所述荧光板的宽度大于等于0.1毫米。

69.根据权利要求68所述的图像扫描系统，其特征在于，所述荧光板、所述滤光片和图像采集装置满足以下关系式：

ε＜λ(f₀)×E₀＜K；

其中，f₀为所述荧光板提供的荧光的频率，E₀为频率为f₀的荧光的能量，λ(f₀)为所述滤光片对频率为f₀的荧光的响应率，ε为所述图像采集装置的最小感光度，K为所述图像采集装置的最大感光度。