CN111751973A - 一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置，包括底座、支架、纳米位移台、对焦平台、光源光路转换盒、落射照明盒、物镜转盘和相机，底座上设置纳米位移台，支架的立柱上设置对焦平台，光源光路转换盒和落射照明盒按照光路水平共线设置于对焦平台上，光源光路转换盒上可拆卸设置有两种光源，相机、落射照明盒与物镜转盘的物镜依次竖直共线设置，纳米位移台位于物镜的下方。本发明在纳米位移台与对焦模平台共同精密微位移调节下，实现了多维调节能更好地服务不同观测样品，对焦更加方便、快捷，使显微成像装置有更好的适用性；将两种光源组合到一台显微装置上，有效提高成像分辨率。

Description

一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置
技术领域
本发明涉及显微成像装置的技术领域，特别是涉及一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置。
背景技术
现有显微装置，主要是通过手动调节载物台的X、Y、Z三维方向运动，来实现样品观测区域的定位以及显微装置的清晰对焦。显微成像的流程通常是先通过低倍物镜，寻找样品的观测区域，在对应区域下，将低倍物镜切换到高倍物镜，最终清晰成像。显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距，又称"鉴别率"。其计算公式是σ＝λ/NA式中σ为最小分辨距离；λ为光线的波长；NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。显微物镜的数值孔径由其物理结构决定，而想提高显微成像分辨率，可以采用更短波长的光作为光源。
目前，受显微成像装置结构限制，一般显微镜都是配备单一光源和对应光源的物镜，而白光显微成像分辨率并不是很高，但紫外显微物镜及相关配件价格远高于白光。
发明内容
本发明的目的是提供一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置，以解决上述现有技术存在的问题，使显微成像装置提升了成像分辨率，适用更多的观测样品。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置，包括底座、支架、纳米位移台、对焦平台、光源光路转换盒、落射照明盒、物镜转盘和相机，所述底座的一端上设置有所述支架，所述底座上设置所述纳米位移台，所述支架的立柱上设置所述对焦平台，所述纳米位移台用于放置待测样品，所述光源光路转换盒和所述落射照明盒按照光路水平共线设置于所述对焦平台上，所述光源光路转换盒上可拆卸设置有两种光源，所述相机、所述落射照明盒与所述物镜转盘的物镜依次竖直共线设置，所述相机设置于所述支架的水平板上，所述物镜转盘设置于所述对焦平台的下方，所述纳米位移台位于所述物镜的下方。
优选的，所述光源光路转换盒内设置有十字型半反半透镜，两种所述光源以45°入射角对称设置于所述十字型半反半透镜的两侧，两种所述光源的入射点均为所述十字型半反半透镜的中心。
优选的，所述光源光路转换盒与所述落射照明盒之间滑动设置有功能透镜，所述功能透镜包括准直透镜、消色差透镜、组合透镜中的一种或者多种。
优选的，所述功能透镜卡接于一笼板内，所述笼板滑动设置于四根滑杆上，所述笼板上设置有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓能够与所述滑杆相接触，所述滑杆的一端与所述光源光路转换盒连接，所述滑杆的另一端与所述落射照明盒连接。
优选的，所述相机与所述水平板之间设置有相机套筒，所述相机套筒内设置有一组透镜。
优选的，所述相机与一显示器电连接。
优选的，所述落射照明盒内以45°倾斜角设置有一半反半透镜，所述落射照明盒与所述水平板之间通过波纹软管连接。
优选的，所述光源包括单一光源和白光光源。
优选的，所述物镜转盘上设置有若干个所述物镜，所述物镜至少包括低倍白光物镜、高倍白光物镜和相应的单一光源高倍物镜。
优选的，所述纳米位移台为手动或者电动的纳米位移台，所述对焦平台为手动或者电动的对焦平台。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明在纳米位移台与对焦模平台共同精密微位移调节下，实现了显微物镜在Z向的精密微位移调节，多维调节方式能够更好地服务不同观测样品，对焦更加方便、快捷，使显微成像装置有更好的适用性。将两种光源组合到一台显微装置上，可通过白光光源、白光物镜定位观测区域，再由紫外线光源、紫外物镜进行高分辨率的成像，有效提高成像分辨率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明双光源多维调节高分辨率显微成像装置的结构示意图；
图2为本发明双光源多维调节高分辨率显微成像装置的局部示意图；
图3为本发明双光源多维调节高分辨率显微成像装置的光路原理图；
其中：1-底座，2-落射照明盒，3-滑杆，4-笼板，5-功能透镜，6-半反半透镜，7-紫外线光源，8-白光光源，9-光源光路转换盒，10-十字型半反半透镜，11-低倍白光物镜，12-高倍白光物镜，13-高倍紫外物镜，14-物镜转盘，15-相机套筒，16-相机，17-对焦平台，18-立柱，19-水平板，20-纳米位移台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置，以解决现有技术存在的问题，使显微成像装置提升了成像分辨率，适用更多的观测样品。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图3所示：本实施例提供了一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置，包括底座1、支架、纳米位移台20、对焦平台17、光源光路转换盒9、落射照明盒2、物镜转盘14和相机16，底座1的一端上设置有支架，底座1上设置纳米位移台20，支架的立柱18上设置对焦平台17，纳米位移台20用于放置待测样品，光源光路转换盒9和落射照明盒2按照光路水平共线设置于对焦平台17上，光源光路转换盒9上可拆卸设置有两种光源，相机16、落射照明盒2与物镜转盘14的物镜依次竖直共线设置，相机16设置于支架的水平板19上，物镜转盘14设置于对焦平台17的下方，纳米位移台20位于物镜的下方。
光源光路转换盒9内设置有十字型半反半透镜10，光源光路转换盒9上端设置有放置十字型半反半透镜10的十字型盲槽。两种光源以45°入射角对称设置于十字型半反半透镜10的两侧，两种光源的入射点均为十字型半反半透镜10的中心，确保两种光源转换时，光线路径和汇聚点不变。
光源光路转换盒9与落射照明盒2之间滑动设置有功能透镜5，功能透镜5包括准直透镜、消色差透镜、组合透镜中的一种或者多种，三种功能透镜5可以同时使用或单独使用，一般情况下，组合透镜用于准直透镜后，本实施例的组合透镜包括一个凹透镜和一个凸透镜，可以通过调整凹透镜和凸透镜间距，来进一步调整准直后光束的直径。功能透镜5通过两个卡环卡接于一笼板4内，便于更换不同焦距的透镜，笼板4滑动设置于四根滑杆3上，笼板4上设置有锁紧螺栓，锁紧螺栓能够与滑杆3相接触，滑杆3的一端与光源光路转换盒9连接，滑杆3的另一端与落射照明盒2连接。功能透镜5中以准直透镜为例，向靠近光源方向滑动时，光线形成的光斑越小，调整准直透镜与光源的间距使之形成的光斑能够完全覆盖待测样品为宜，便可将笼板4锁定在滑杆3上。
相机16与水平板19之间设置有相机套筒15，相机套筒15内设置有一组透镜，落射照明盒2内以45°倾斜角设置有一半反半透镜6，将水平入射光源转换90°，经过物镜汇聚于待观察的样品焦点处，落射照明盒2与水平板19之间通过波纹软管连接，相机16与一显示器电连接，便于直接观测成像情况。
光源包括单一光源和白光光源8。单一光源优选波长较短的单一光源，物镜转盘14上设置有若干个物镜，物镜至少包括低倍白光物镜11、高倍白光物镜12和相应的单一光源高倍物镜。本实施例中使用的为紫外线光源7和高倍紫外物镜13。由于成像分辨率跟光源波长有关，波长越短，显微成像分辨率越高，因此，紫外线成像比白光成像质量更好，但是白光光源和物镜更为廉价，也不影响前期观测。单一光源也可以是红外光源或者其他不同波长的光源来实现不同的功能需求，例如，红外光源成像，收集细微样品的红外光谱而不受周边基质光谱的影响，配合白光光源，能够获得高质量的可见光图像和红外光谱图。
纳米位移台20为手动或者电动的纳米位移台，也可以设置有旋转、俯仰、偏摆调节功能，对焦平台17为手动或者电动的对焦平台17。本实施例中为本领域常规的型号为MAX312D的手动纳米位移台和型号为ZFM1020的手动对焦平台，手动的纳米位移台20固定在底座1上，通过侧边三个高精度差分测微头，实现载物面在X、Y、Z三个方向的精密微位移；手动的对焦平台17一侧的卡槽通过螺栓与立柱18连接，通过调节旋钮实现手动对焦平台17的支撑板在Z向的精密微位移的调节。若两者均为电动，可设置一控制器，根据相机16的成像清晰度对两者进行自动化控制。
本实施例的具体使用过程及操作原理具体如下：
先开启白光光源8，白光光源8的光经过十字型半反半透镜10，转换90°后垂直入射到准直透镜上，经准直后垂直入射到落射照明盒2内，再经过落射照明盒2内的45°倾斜的半反半透镜6，光线转换90°，垂直入射到显微物镜中，经显微物镜汇聚后，白光光线到达观测样品表面。由于在高倍紫外物镜13下很难直接准确定位观测样品成像区域，所以本实施例使用时，需要先通过低倍白光物镜11与高倍白光物镜12，调整手动纳米位移台和手动对焦平台，来确定待测样品的成像区域，再开启紫外线光源7并将物镜旋转切换到高倍紫外物镜13，在保证观测到的成像区域不变的情况下，通过高倍紫外物镜13显微成像，进一步提升成像分辨率，还减少了紫外线光源7的耗损。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：包括底座、支架、纳米位移台、对焦平台、光源光路转换盒、落射照明盒、物镜转盘和相机，所述底座的一端上设置有所述支架，所述底座上设置所述纳米位移台，所述支架的立柱上设置所述对焦平台，所述纳米位移台用于放置待测样品，所述光源光路转换盒和所述落射照明盒按照光路水平共线设置于所述对焦平台上，所述光源光路转换盒上可拆卸设置有两种光源，所述相机、所述落射照明盒与所述物镜转盘的物镜依次竖直共线设置，所述相机设置于所述支架的水平板上，所述物镜转盘设置于所述对焦平台的下方，所述纳米位移台位于所述物镜的下方。
2.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述光源光路转换盒内设置有十字型半反半透镜，两种所述光源以45°入射角对称设置于所述十字型半反半透镜的两侧，两种所述光源的入射点均为所述十字型半反半透镜的中心。
3.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述光源光路转换盒与所述落射照明盒之间滑动设置有功能透镜，所述功能透镜包括准直透镜、消色差透镜、组合透镜中的一种或者多种。
4.根据权利要求3所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述功能透镜卡接于一笼板内，所述笼板滑动设置于四根滑杆上，所述笼板上设置有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓能够与所述滑杆相接触，所述滑杆的一端与所述光源光路转换盒连接，所述滑杆的另一端与所述落射照明盒连接。
5.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述相机与所述水平板之间设置有相机套筒，所述相机套筒内设置有一组透镜。
6.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述相机与一显示器电连接。
7.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述落射照明盒内以45°倾斜角设置有一半反半透镜，所述落射照明盒与所述水平板之间通过波纹软管连接。
8.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述光源包括单一光源和白光光源。
9.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述物镜转盘上设置有若干个所述物镜，所述物镜至少包括低倍白光物镜、高倍白光物镜和相应的单一光源高倍物镜。
10.根据权利要求1所述的双光源多维调节高分辨率显微成像装置，其特征在于：所述纳米位移台为手动或者电动的纳米位移台，所述对焦平台为手动或者电动的对焦平台。
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CN113504236A (zh) * 2021-08-13 2021-10-15 北京大学 一种双色双光路明暗场原位正交显微成像系统
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