CN111929886A - 一种显微成像的暗场照明器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显微成像的暗场照明器，其特征在于：暗场照明器设置于单元显微成像模组的可调镜头组上方与可调镜头组对应，暗场照明器的表面贴合在样品载玻片背后，样品载玻片位于暗场照明器与可调镜头组之间；暗场照明器包括明暗场基板4017和暗场黑色背景贴片4018，暗场黑色背景贴片与可调镜头组尺寸相匹配，且暗场黑色背景贴片相对与明暗场基板靠近或远离可调镜头组设置。优选地，明暗场基板还具有带白色漫反射表面的凹陷结构。该暗场照明器自身不带光源，缩小了体积，而且优选具备明场照明结构功能，可以单独作为暗场照明/明场照明使用，还可以切换使用，明暗场的切换快捷方便，实现了暗场照明器和明场照明器的一体化和小型化。

Description

一种显微成像的暗场照明器

技术领域

本发明属于光学显微成像技术领域，具体涉及一种显微成像的暗场照明器，以及包括该显微成像的暗场照明器的显微成像系统。

背景技术

随着光学成像技术的发展，光学成像模块的运用领域越来越广泛，在超微距成像和显微成像领域的产品也越来越多，随着人工智能技术在图像处理领域的应用发展以及高性能图像处理硬件的量产，显微成像技术朝着大视场、高分辨、高通量等技术方向发展。例如在工业检测领域的晶圆检测技术，以及癌症筛查领域中的宫颈筛查技术里，通常需要对厘米级的样品进行亚微米级分辨率的成像。同时随着移动互联网技术的发展，便携式的智能移动终端已经普及，将传统的大体积台式检测仪器集成到便携终端内，将是未来的一个重要发展方向。

传统的单一显微物镜成像方案受限于制造工艺与图像传感器尺寸，无法在厘米级的成像视场内获得微米级的图像分辨率。目前对大面积样品进行显微成像的方法是，在传统显微镜基础上对光学系统或观测样品进行移动。如申请号为CN201180009191.2的中国发明专利公开文件，其方案是是添加机电系统如导轨或曲臂对光学系统进行移动，申请号为CN201420420879.0的中国实用新型专利和申请号为CN201610746297.5的中国发明专利，其方法为采用添加机电装置或手动装置对所观测样品的放置平台进行移动。上述两种方法都能够获取厘米级样品的微米级分辨率图像，但是，基于单物镜的传统显微成像方案只能通过串行的方式来获取大视场的图像，而且受限于传统的显微光学成像器件，整个系统的复杂性较高，稳定性较低且价格昂贵。

通过多个物镜组成阵列，观测样品不同区域，以达到增大整体观测面积的方法也可以提高样品检测的效率，阵列式的方案可以用并行的成像模式实现大视场高分辨成像，但传统的显微物镜体积较大，阵列模式会导致成像结构复杂、体积庞大、价格昂贵。申请号为CN201910585599.2的中国发明专利公开了一种应用于多视野并行成像的新型物镜阵列，其功能实现主要依赖于其公开文件中提及的大视野高性能的小型显微物镜单元，申请号为CN201910743158.0的中国发明专利公开了一种带透射照明光源的阵列式显微图像采集系统，申请号为CN201910743162.7的中国发明专利公开了一种带反射式照明光源的阵列式显微图像采集系统。该类成像方案通过改变传统显微物镜的结构，实现了小体积、低成本的阵列方案。但是，对于光学成像系统而言，调焦的准确性是成像质量保证的关键。通常，高分辨的显微成像系统的景深在数十微米之内，而对于厘米级的视场范围内保证数十微米的平整度，这对成像系统的设计、加工、装配、操作、稳定性都要求极高。而且，对于某些起伏较大的样品、例如堆积的细胞样品，该样品本身就具有不平整性，即便是阵列式的成像系统已经达到了齐焦设计也无法在单次成像过程中，完成对这类样品的清晰成像。可见，由于传统显微目镜本体相对于样品的较大尺寸，以及尚无适用于此情况的可调焦微型显微镜产品或组合方法，在现有技术方案中，该类调焦问题并没有得到很好的解决。

另外，如申请号为CN201790000885.2的传统方案中，暗场照明器和明场照明器都是自身带有光源的，而且明暗场是独立分开的，造成了成像结构复杂、体积庞大、明暗场的切换不便，难以用于便携式显微成像领域。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种显微成像的暗场照明器，该暗场照明器自身不带光源，而是利用单元显微成像模组的光源，缩小了体积，而且可以单独作为暗场照明使用，也具备明场照明结构和明场透射照明功能，也可以单独作为明场照明使用，还可以暗场照明和明场照明切换使用，明暗场的切换快捷方便，实现了暗场照明器和明场照明器的一体化和小型化。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种显微成像的暗场照明器(在具体实施方式部分，尤其是实施例7-8和图15-16中，具体为第二暗场照明器)，所述暗场照明器设置于单元显微成像模组的可调镜头组上方与可调镜头组对应，所述暗场照明器的表面贴合在样品载玻片背后，所述样品载玻片位于所述暗场照明器与所述可调镜头组之间；

所述暗场照明器包括明暗场基板和暗场黑色背景贴片，所述暗场黑色背景贴片与所述可调镜头组尺寸相匹配，且所述暗场黑色背景贴片相对与所述明暗场基板靠近或远离所述可调镜头组设置。

可选的，在暗场照明情况下，整个暗场黑色背景贴片的表面贴合在样品载玻片背后。

可选的，所述暗场照明器即反射式暗场照明器，为带所述暗场黑色背景贴片的白色漫反射板。

可选的，所述暗场黑色背景贴片周围为所述白色漫反射板。

可选的，所述暗场黑色背景贴片为圆形。

可选的，所述暗场黑色背景贴片的大小大于所述单元显微成像模组的视场。

可选的，所述暗场黑色背景贴片中心、样品中心和所述单元显微成像模组的光轴位于同一轴线。

可选的，所述暗场照明器的明暗场基板还具有凹陷结构，凹陷结构内具有白色漫反射表面，从而所述暗场照明器也具备明场照明功能。

可选的，在明场照明情况下，所述凹陷结构侧边的所述明暗场基板的表面贴合在样品载玻片背后，所述凹陷结构的开口朝向所述单元显微成像模组。

可选的，所述暗场黑色背景贴片和所述凹陷结构分别相对设置在所述明暗场基板的正反面。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种显微成像系统，其特征在于，包括如前所述的显微成像的暗场照明器和单元显微成像模组。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种显微成像系统，其特征在于，包括：

按预设规则排布的多个单元显微成像模组、以及与所述多个单元显微成像模组连接的数据采集卡；

其中，每一所述单元显微成像模组分别包括可独立调节对焦的可调镜头组、以及与所述可调镜头组对应的感光模块；

所述数据采集卡上设有多个分别与所述多个单元显微成像模组一一对应的图像处理模块；每一所述图像处理模块独立控制其对应的所述可调镜头组对焦、并获取对应所述感光模块的数据。

可选的，所述显微成像系统还包括设置于所述数据采集卡上的固定机构，每一所述可调镜头组通过所述固定机构独立的固定于所述数据采集卡。

可选的，所述可调镜头组包括靠近所述感光模块设置的第二透镜组和远离所述感光模块设置的第一透镜组；

每一所述单元显微成像模组包括调焦马达，所述调焦马达与所述第一透镜组和所述第二透镜组中的任一透镜组相连接、可调节所述第一透镜组和第二透镜组的相对位置以实现所述可调镜头组的对焦。

可选的，

所述调焦马达同与其连接的所述任一透镜组一起封装为一体封装模块。

可选的，所述第一透镜组和所述第二透镜组中的另一透镜组与所述固定机构固定连接；或

所述固定机构包括透镜组固定座，所述第一透镜组和所述第二透镜组中的另一透镜组与所述透镜组固定座螺纹连接。

可选的，本发明的一种显微成像系统还包括与所述多个单元显微成像模组对应设置的照明模块，所述照明模块包括：

设置于所述单元显微成像模组上方的第一照明光源；或

环绕每一个所述单元显微成像模组均匀设置的第二照明光源，固定于所述第二照明光源上方的导光结构。

可选的，

所述第一照明光源包括荧光激发光源，所述单元显微成像模组还包括设置于所述可调镜头组下端面、内部或上端面的荧光激发滤光片；或

所述第一照明光源包括设置于所述可调镜头组上方与所述可调镜头组对应的第一暗场照明器；

所述第二照明光源还包括设置于所述可调镜头组上方与所述可调镜头组对应的第二暗场照明器。

可选的，

所述第一暗场照明器包括外壳带第一圆形通孔的阵列排布LED光源或外壳带第二圆形通孔的白光背光光源，所述第一圆形通孔和所述第二圆形通孔与所述可调镜头组相对设置；

所述第二暗场照明器包括明暗场基板和暗场黑色背景贴片，所述暗场黑色背景贴片与所述可调镜头组尺寸相匹配，且所述暗场黑色背景贴片相对与所述明暗场基板靠近或远离所述可调镜头组设置。

可选的，所述白光背光光源包括：

设置于所述可调镜头组上方两侧的带孔背光源，所述带孔背光源的开孔方向与所述可调镜头组上表面平行；和/或

设置于所述可调镜头组正上方的黑色漫反射表面半透明薄片；和/或

设置于所述黑色漫反射表面半透明薄片远离所述可调镜头组侧的完整背光源。

可选的，

所述图像处理模块包括图像信号处理单元、数据缓存单元、马达控制单元和数据传输接口；

所述图像信号处理单元和所述马达控制单元与所述感光模块和所述调焦马达通过排线分别对应连接；

所述显微成像系统还包括主控制器和图像显示单元，所述主控制器经所述数据缓存单元连接所述图像处理单元，且所述主控制器通过第一总线连接所述图像信号处理单元、通过第二总线连接所述图像显示单元。

可选的，

所述主控制器与所述图像显示单元集成于智能终端。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的显微成像的暗场照明器，该暗场照明器自身不带光源，而是利用单元显微成像模组的光源，缩小了体积，而且可以单独作为暗场照明使用，也具备明场照明结构和明场透射照明功能，也可以单独作为明场照明使用，还可以暗场照明和明场照明切换使用，明暗场的切换快捷方便，实现了暗场照明器和明场照明器的一体化和小型化。

2、本发明的显微成像系统，独立可调焦设计降低了单元模组装配的一致性需求，提高其成品生产效率。

附图说明

图1是本发明一种显微成像系统第一实施例的结构示意图；

图2是图1中单元显微成像模组第一实施例的结构示意图；

图3是图1中单元显微成像模组第二实施例的结构示意图；

图4是图1中单元显微成像模组第三实施例的结构示意图；

图5是本发明一种显微成像系统第二实施例的结构示意图；

图6是本发明一种显微成像系统第三实施例的结构示意图；

图7是图5或图6中单元显微成像模组第一实施例的剖面结构示意图；

图8是图5或图6中单元显微成像模组第二实施例的剖面结构示意图；

图9是图5或图6中单元显微成像模组第三实施例的剖面结构示意图；

图10是本发明一种显微成像系统第四实施例的剖面结构示意图；

图11是本发明一种显微成像系统第五实施例的剖面结构示意图；

图12是本发明一种显微成像系统第六实施例的结构示意图；

图13是图12的一种显微成像系统的一实施例的剖面结构示意图；

图14是图12的一种显微成像系统的另一实施例的剖面结构示意图；

图15是本发明一种显微成像系统第七实施例的剖面结构示意图(含本发明的显微成像的暗场照明器)；

图16是本发明一种显微成像系统第八实施例的剖面结构示意图(含本发明的显微成像的暗场照明器)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图1所示，在本发明的一种显微成像系统的实施例中，包括：按预设规则排布的多个单元显微成像模组101、以及与多个单元显微成像模组101连接的数据采集卡102；其中，每一单元显微成像模组101分别包括可独立调节对焦的可调镜头组、以及与可调镜头组对应的感光模块；数据采集卡102上设有多个分别与多个单元显微成像模组101一一对应的图像处理模块；每一图像处理模块独立控制其对应的可调镜头组对焦、并获取对应感光模块的数据。在该实施例中，多个单元显微成像模组101可以按照预设方式进行排列，例如按照阵列排列，在阵列排列时候，各个单元显示成像模组之间的间距可以合理设置。为了尽量的减小整个系统的体积，以及保证对待测物的精准成像，需要将多个单元显微成像模组101之间的间距设置的尽量小，其通常设置为物理结构上的最小物理间距设置。每个单元显微成像模组101分别包括可调镜头组和与可调镜头组对应的感光模块，每个单元显微成像模组101的可调镜头组都是可以独立调节对焦的。数据采集卡102设有图像处理模块，该图像处理模块与单元显微成像模组101一一对应，用来控制多个单元显微成像模组101的可调镜头组独立对焦，同时获取感光模块的对应数据。其通过多个单元显微成像模组101构建厘米级大视场范围，并实现各个单元显微成像模组101对应的区域焦面自由调节，并且是各个焦面处于非齐焦的离散状态，可以降低在多个单元显微成像模组101组装过程中，对其物理组装的保证多个单元显微成像模组101平整度的要求，减小生产组装过程的压力，提高组装效率。同时，通过单元显微成像模组101的独立可调焦设计，可用于不平整样品的高质量成像，保证单次成像过程中视场内的焦面均处于最佳状态。

可选的，本发明的显微成像系统还包括设置于数据采集卡102上的固定机构109，每一可调镜头组通过固定机构109独立的固定于数据采集卡102。具体的，在数据采集卡102上设置固定机构109，通过该固定机构109固定可调镜头组。每一个可调镜头组可以通过该固定机构109独立固定而不互相影响。

如图2至图4所示，可选的，可调镜头组包括靠近感光模块设置的第二透镜组1012和远离感光模块设置的第一透镜组1011；每一单元显微成像模组101包括调焦马达1013，调焦马达1013与第一透镜组1011和第二透镜组1012中的任一透镜组相连接、可调节第一透镜组1011和第二透镜组1012的相对位置以实现可调镜头组的对焦。在该实施例中，可调镜头组包括第一透镜组1011和第二透镜组1012，其中第二透镜组1012靠近感光模块设置，第一镜头组远离感光模块设置，每个单元显微成像模组101内设置与可调镜头组对应的调焦马达1013，通过调焦马达1013调节第一透镜组1011和第二透镜组1012的相对位置来实现可调镜头组的对焦。感光模块包括固定在数据采集卡上的电路板1016和设置于电路板1016上的感光芯片1015，电路板1016包括但不局限于印刷电路板、柔性电路板等。感光芯片1015固定放置于第二透镜组1012的像方焦面处，经过第二透镜组1012汇聚的光线入射至感光芯片1015上，感光芯片1015对感应到的光线进行光电转换。感光芯片1015为面阵型光电器件，例如，感光芯片1015为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。第一透镜组1011和第二透镜组1012组成近似无限远校正显微镜结构，第一透镜组1011和第二透镜组1012均为正光焦度。第一透镜组1011相当于显微镜的物镜，第二透镜组1011相当于显微镜的筒镜。调焦马达1013带动第一透镜组1011和第二透镜组1012的其中一组实现调焦，即改变本成像模组的物面或像面位置。将距离本成像模组最近的物面称为近焦物面，将距离本成像模组最远的物面称为远焦物面。并定义远离本模组的方向为正方向。在可调镜头组的物方存在一个限位面，当可调镜头组物侧有保护玻璃时，保护玻璃的物方表面为限位面，当镜头组物侧没有保护玻璃时，成像模组的外壳或与成像模组配合的其他机械结构的物方端面为限位面。近焦物面位于限位面±50μm范围内，远焦物面与限位面的距离≥220μm。调焦马达1013的行程≥300μm并且≤600μm。在调焦范围内，第一透镜组1011和第二透镜组1012的最小距离(光学镜片表面的最小间距，而非透镜组机械外壳封装的间距)≥50μm，当有保护玻璃时第一透镜组和保护玻璃的最小距离≥30μm。采用上述参数有四个有益效果：1)近焦物面能够覆盖保护玻璃的近距离区域，可对贴近的物体进行成像，同时远焦物面能够超越显微镜常用的盖玻片，满足于生物医学成像的需求，也能够避免保护玻璃厚度公差带来的限位面偏移；2)马达行程能够有效覆盖模组内各组件由于加工和安装导致的尺寸公差，提升了量产的可制造性；3)第一透镜组1011与保护玻璃和第二透镜组1012之间均保留了最小间隙，提升了本模组的可靠性，避免由于马达超过额定行程时模组内部件相互撞击从而损坏；4)在实现上述两个有益效果的同时，实现了模组的小型化。可以单独控制每个单元显微成像模组101的调焦马达1013并读取单个显微图像，从而保证整个阵列系统的成像焦面处于非齐焦的离散状态。

可选的，调焦马达1013同与其连接的任一透镜组一起封装为一独立封装模块。调焦马达1013可以同与其相连的第一透镜组1011或第二透镜组1012封装在一起，形成一个独立的封装模块，该独立封装的模块可以直接固定或者通过固定机构109固定在数据采集卡102上。该独立封装模块还可以卡合的方式与固定机构109固定，以实现该封装模块的独立维护更换。

可选的，第一透镜组1011和第二透镜组1012中的另一透镜组与固定机构109固定连接；具体的，未同调焦马达1013相连接的另一透镜组可以与固定机构109固定连接，例如其将透镜组的封装直接和固定机构109一体设计。

可选的，固定机构109包括透镜组固定座1014，第一透镜组1011和第二透镜组1012中的另一透镜组与透镜组固定座1014螺纹连接。具体的，固定机构109还可以设置透镜组固定座1014，该透镜组固定座1014上设置螺纹，未同调焦马达1013相连接的另一透镜组可以设置对应的螺纹，实现与透镜组固定座1014设置固定机构109的螺纹连接。

可选的，如图1、图5、图6和图12所示，本发明的显微成像系统还包括与多个单元显微成像模组101对应设置的照明模块，在一实施例中，照明模块包括设置于单元显微成像模组101上方的第一照明光源104；即，可以通过设置在单元显微成像模组101上方的第一照明光源104实现透射式成像。在另一实施例中，照明模块包括环绕每一个单元显微成像模组101均匀设置的第二照明光源，合理的设置导光结构202与第二照明光源的位置，可以实现反射式成像或透射式成像。

可选的，第一照明光源包括荧光激发光源，单元显微成像模组还包括设置于可调镜头组下端面、内部或上端面的荧光激发滤光片302；如图7至图9所示，采用荧光激发光源时，单元显微成像模组101内还要设置对应的荧光激发滤光片302，该荧光激发滤光片302的设置位置可以设置于可调镜头组下端面、内部或上端面，荧光激发光源为特定波段的斜入射激光器1041或者LED灯珠1042，通过机械结构固定于显微成像系统内，光源以透射、斜入射、侧入射等方式对荧光检测样品进行照明激发样品荧光，单元显微成像模组101内添加荧光检测用的荧光激发滤光片302，样品激发荧光通过荧光激发滤光片302，感光模块采集到样品的荧光检测图像。光源采用斜入射激光器1041时，其可以采用一个激光发光器实现对所有的单元显微成像模组101提供透射光源，该斜入射激光器1041的设置位置可以尽量保证能够覆盖所有的单元显微成像模组101。在一些实施例中，由于单元显微成像模组101的数量比较多，其排布后面积较大，该斜入射激光器1041的数量可以设置为多个，其从不同角度射入，以保证单元显微成像模组101的成像光源满足要求。

可选的，如图10和图11第一照明光源包括设置于可调镜头组上方与可调镜头组对应的第一暗场照明器；采用第一暗场照明器时，第一暗场照明器包括外壳带第一圆形通孔的阵列排布LED光源4011或外壳带第二圆形通孔的白光背光光源4013，第一圆形通孔和第二圆形通孔与可调镜头组相对设置；即其采用透射照明的漫反射照明器具体结构可以为具有带圆孔亚光黑色壳体的LED光源4011或带圆孔的白光背光光源4013。壳体圆孔对应单元显微成像模组101布置，各单元显微成像模组101的可调镜头组的光轴通过其壳体各圆孔中心，且各圆孔大小大于各单元显微成像模组101的视场范围10111。LED光源4011围绕壳体各圆孔在壳体4012内部距带孔表面一定距离的平面上进行阵列布置，其阵列布置距离范围以大部分出射光40111以大角度斜向照射样品后不直接进入各可调镜头组为准。LED光源4011与模块形成电路连接的PCB基板40112表面应为亚光黑色，或各可调镜头组视场锥角10111通过壳体圆孔后落在电路板上的范围内需布置圆形通孔，露出壳体4012的亚光黑色表面。采用带圆孔背光源4013照明则将背光源板布置于壳体内距离壳体带圆孔表面一定距离范围的平面上，并通过杂散光遮挡板4014进行遮挡，使得背光源4013有效发光平面出射光指向观测样品和模组镜头方向。背光源4013上的圆形通孔对应模组阵列形态布置，且与壳体表面圆孔同轴心，壳体亚光黑色表面通过背光源圆形通孔裸露于镜头视野内，各孔的边缘在镜头锥角经过壳体圆孔后落在背光源表面的范围以外。当带圆孔背光源4013背后附加一完整背光源4016，其光强较强，且完整背光源4016有效发光表面覆盖半透明黑色漫反射薄片材料4015并朝向样品和镜头方向，完整背光源4016暴露在带圆形通孔背光源圆孔后的发光面部分区域的发射光线通过半透明黑色漫反射薄片4015即可对样品进行透射照明，则此时这种暗场照明器同时具备明场透射照明功能，实现了暗场照明器和明场照明器的一体化和小型化，以上照明光源通过导线等方式与各单元显微成像模组101形成电路连接。

可选的，如图13至图16所示，第二照明光源设于固定机构109的上端面；第二照明光源可以为单元显微成像模组101周围阵列排布的LED灯珠201，其发射光线通过透明或半透明材质的导光结构202进行传播。导光结构202物方端面设置有定位面对样品进行限位，使得样品表面位于可调镜头组的物方焦面，在可调镜头组的周围设置有特殊面形的导光面，使得物体观测区域的光照充足且均匀柔和，光线通过样品表面反射，单元显微成像模组101采集到样品的反射照明图像。

可选的，第二照明光源还包括设置于可调镜头组上方与可调镜头组对应的第二暗场照明器。其采用的第二暗场照明器包括明暗场基板4017和暗场黑色背景贴片4018，暗场黑色背景贴片4018与可调镜头组尺寸相匹配，且暗场黑色背景贴片4018相对与明暗场基板4017靠近或远离可调镜头组设置，具体的，可以采用第二暗场照明器即反射式暗场照明器为带黑色漫反射圆形表面的白色漫反射板，多个黑色漫反射圆形表面对应单元显微成像模组101阵列形态布置，其各黑色漫反射表面的圆形的圆心通过各可调镜头组光轴，且圆形大小大于单元显微成像模组101视场范围，反射板贴近观测样品背面，配合使用上述的反射式照明光源对黑色圆形区域周围的白色漫反射表面进行照明，部分大角度的漫反射光线2011再次对观测样品进行照明而不直接进入可调镜头组，观测样品表面产生的漫反射进入镜头，产生样品的暗场照明图像。

可选的，图像处理模块包括图像信号处理单元、数据缓存单元、马达控制单元和数据传输接口；图像信号处理单元与数据采集卡102板载电路直接形成电路连接，数据采集卡102和马达控制单元与感光模块和调焦马达1013通过排线106分别对应连接；显微成像系统还包括主控制器105和图像显示单元103，主控制器105经数据缓存单元连接图像处理单元，且主控制器105通过第一总线108连接图像信号处理单元、通过第二总线连接图像显示单元。图像信号处理单元还可以集成于感光模块，感光模块通过排线106连接数据采集卡102后通过其排线108的接口电路直接连接主控制器105。

可选的，主控制器105与图像显示单元103集成于智能终端。即可以通过智能终端接收图像数据进行处理并进行显示。

下面参照图1至图16详细描述本发明一种显微成像系统的具体实施例。

实施例1

如图1所示，在该实施例中，显微成像系统包括六个单元显微成像模组101，该六个单元显微成像模组101呈阵列式结构以最小物理间距排列，并通过固定机构109固定在数据采集卡102上。该六个单元显微成像模组101分别通过板载排线接口106同数据采集卡102相连接。在单元显微成像模组101上方设有承载待测样品的承载平台(图1未示出)，待测样品107可设置于该承载平台上。同时在承载平台上方设有照明光源104。数据采集卡102上设有六个独立的图像处理芯片(图1未示出)分别独立控制六个单元显微成像模组101中的感光模块和调焦马达1013(图1未示出)。图像处理芯片通过感光模块获取感光数据以进行对应处理。数据采集卡102设有接口总线108，数据采集卡102通过该接口总线108与主控制器105连接，主控制器105通过该接口总线108获取六个单元显微成像模组101的感光数据并进行对应处理，并通过图像显示单元103成像。数据采集卡102上图像处理芯片包括有独立的RAM和ISP芯片。主控制器105采用MTK6797芯片与数据存储ROM构成，用于分析存储图像数据并驱动图像显示单元103显示结果，图像显示单元103采用5.5英寸OLED屏幕，分辨率1920*1080。在该实施例中，照明光源104可以采用基于2颗色温为5000k、功率为0.06W LED发光芯片的LCD背光源板给样品107提供透射照明。

图2至图4为图1中单元显微成像模组101的不同实施例。

如图2所示，在该实施例中，可调镜头组包括靠近感光模块的第一透镜组1011和远离感光模块的第二透镜组1012。第一透镜组1011的焦距f1＝2.2mm，第二透镜组1012的焦距f2＝3mm。可调镜头组的物面至像面于光轴上的距离TTL为8mm，其物侧(靠近被测物)表面至像侧(靠近感光模块)表面于光轴上的距离TD为6mm。第一透镜组1011通过点胶或者其他固定方式安装在调焦马达1013的活动载体上。调焦马达1013可以是音圈马达、超声波马达、记忆合金马达等。调焦马达1013的行程为300μm。单元显微成像模组内设有透镜固定座1014，其内部设有内螺纹，第二透镜组1012有外螺纹，二者通过螺纹连接。实际成像时，调焦马达1013带动第一透镜组1011移动以实现调焦的功能，而第二透镜组1012在成像光路中的位置是固定的。感光模块设置于电路板1016上，电路板包括但不局限于印刷电路板、柔性电路板等。感光模块固定放置于第二透镜组1012的像方焦面处，经过第二透镜组1012汇聚的光线入射至感光模块上，感光模块对感应到的光线进行光电转换。的感光模块采用的感光芯片1015为面阵型光电器件，感光芯片1015还可以选用CMOS图像传感器或CCD图像传感器。

如图3所示，在该实施例中，在上述实施例的基础上，调焦马达1013下置，第二透镜组1012通过点胶或者其他固定方式安装在调焦马达1013的活动载体上。第一透镜组1012有外螺纹，与设有内螺纹的透镜固定座1014螺纹连接。实际成像时，调焦马达1013带动第二透镜组1012移动以实现调焦的功能，而第一透镜组1011在成像光路中的位置是固定的。如图4所示，在该实施例中，在上述实施例的基础上，第一透镜组1011通过其封装与机械固定机构109连接，调焦马达1013驱动的第二透镜组1012与其作为单独模块，虽然对物方调焦范围有一定影响，但可根据不同的实际应用需求采取不同的第一透镜组1011和第二透镜组1012的搭配，不受限于现有的整体封装的微型显微摄像模组。

实施例2

如图5所示，在实施例1的基础上，在承载平台上方设置的照明光源为荧光激发光源，该荧光激发光源可以采用斜入射激光器1041。其可以采用488nm波长激光器。在采用荧光激发光源时，在各单元显微成像模组101中添加对应的荧光激发滤光片302。

实施例3

如图6所示，在实施例1的基础上，在承载平台上方设置的照明光源为荧光发光源，该荧光激发光源可以采用LED发光芯片1042。其可以采用488nm波长的LED发光芯片。在采用荧光激发光源时，在各单元显微成像模组101中添加对应的荧光激发滤光片302。

图7至图9为图5和图6所示的实施例中单元显微成像模组101的不同实施例。

如图7所示，在该实施例中，荧光激发滤光片302在单元显微成像模组101中位于第一透镜组1011和样品107之间。如图8所示，在该实施例中，荧光激发滤光片302在单元显微成像模组101中位于第一透镜组1011和第二透镜组1012之间，如图9所示，荧光激发滤光片302在单元显微成像模组101中位置第二透镜组1012和感光模块之间。

实施例4

如图10所示，在实施例1的基础上，在承载平台上方设置的照明光源为暗场照明器。其中，暗场照明器采用外壳带圆形孔的阵列排布LED光源4011，其围绕各单元模组组的均匀阵列排布LED灯珠数量≥3，其发光角度小角度区域的大部分光线被外壳4012遮挡，大角度区域的部分光线通过外壳圆孔照射样品而出射后不直接进入镜头，样品部分区域有高度落差的边缘产生的漫反射光线进入镜头模组，而模组内视野背景为LED光源印刷电路板40112的圆形通孔后暴露的壳体背板黑色亚光表面，从而获得样品单的暗场照明图像。

实施例5

如图11所示，在实施例1的基础上，在承载平台上方设置的照明光源为暗场照明器。暗场照明器采用带孔高亮白光背光源4013，孔底部表面可为类似黑色漫反射表面材质，孔壁的部分发光环面加设杂散光遮挡板4014进行遮挡，以避免对孔底黑色背景的直接照射，同时控制了发光区域和光线照射样品的角度，样品被照射后部分区域有高度落差的边缘产生的漫反射光线进入镜头模组，从而获得暗场照明图像。当此暗场照明器的带孔背光源4013孔底表面为黑色漫反射表面半透明薄片4015时，其后可添置完整背光源4016，关闭带孔背光源4013，打开完整背光源4013，即可对样品进行透射照明，即此暗场照明器也具备明场照明功能。

实施例6

如图12所示，在实施例1的基础上，其照明光源采用反射照明光源，反射照明光源采用白光LED灯珠201作为光源，整体PCB电路板与各单元模组形成的模组阵列固定，且LED灯珠在PCB电路板上围绕各单元模组均匀分布，保证每个单元模组视野中的样品照明条件一致。导光结构202固定于反射照明光源上方，本体材料的透光率较高，其表面进行雾化处理，环绕透镜组周围设有锥面，改善照明效果，减少杂散光，使得照明更加均匀，其上方端面为样品定位面。通过反射照明观察透光率较低的样品实现好的成像效果。

图13至图14为图12中单元显微成像模组101的不同实施例。

如图13所示，在该实施例中，其单元显微成像模组101采用调焦马达1013驱动第一透镜组1011的整体封装模组，反射照明光源201与机械固定结构109的上端面连接，其发射光线2011通过导光结构202的锥孔表面出射后对到样品表面(样品表面通过导光结构202的上端面限位)进行照射，样品图像即通过摄像头模组被获取。也可以采用调焦马达103下置的单元显微成像模组为此反射照明一实施例。

如图14所示，在该实施例中，其单元显微成像模组采用非整体封装模组，机械固定结构109在此实施例中只用于固定下方自动调焦模组和连接反射照明光源201，第一透镜组1011通过其封装之间与导光结构202连接。

实施例7

如图15所示，在实施例6的基础上，暗场照明器是中部区域带圆形黑色背景的反射板，其大小大于单元显微成像模组视场，周围为白色漫反射表面。在暗场照明情况下，整个板体带黑色区域侧的表面贴合在样品载玻片背后，圆形黑色背景中心、样品中心和镜头中心位于同一轴线，光源为反射式照明单元模块的LED灯珠201，其发射光线2011经过导光结构202、空气间隙、样品玻片后，照射到圆形黑色背景周围的白色漫反射表面，其部分漫反射光进入玻片后照射样品，样品被照射后部分区域有高度落差的边缘产生的漫反射光线进入镜头模组，而玻片中其余大部分的反射板产生的漫反射光线在玻片表面由于大出射角产生全反射无法射出玻片，转为在玻片内传播至其边缘而不进入镜头，从而系统获得暗场照明图像。

实施例8

如图16所示，在实施例6的基础上，此明场漫反射为凹陷结构，其白色漫反射表面陷下距定位表面距离为0.5-5mm，从而此时这种暗场照明器同时具备明场透射照明功能，实现了暗场照明器和明场照明器的一体化和小型化。

综上所述，与现有技术相比，本发明的方案具有如下显著优势：

1、本发明的显微成像的暗场照明器，该暗场照明器自身不带光源，而是利用单元显微成像模组的光源，缩小了体积，而且可以单独作为暗场照明使用，也具备明场照明结构和明场透射照明功能，也可以单独作为明场照明使用，还可以暗场照明和明场照明切换使用，明暗场的切换快捷方便，实现了暗场照明器和明场照明器的一体化和小型化。

2、本发明的显微成像系统，独立可调焦设计降低了单元模组装配的一致性需求，提高其成品生产效率。

可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种显微成像的暗场照明器，其特征在于：所述暗场照明器设置于单元显微成像模组(101)的可调镜头组上方与可调镜头组对应，所述暗场照明器的表面贴合在样品载玻片背后，所述样品载玻片位于所述暗场照明器与所述可调镜头组之间；

所述暗场照明器包括明暗场基板(4017)和暗场黑色背景贴片(4018)，所述暗场黑色背景贴片(4018)与所述可调镜头组尺寸相匹配，且所述暗场黑色背景贴片(4018)相对与所述明暗场基板靠近或远离所述可调镜头组设置。

2.如权利要求1所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

在暗场照明情况下，整个暗场黑色背景贴片(4018)的表面贴合在样品载玻片背后。

3.如权利要求2所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场照明器即反射式暗场照明器，为带所述暗场黑色背景贴片(4018)的白色漫反射板。

4.如权利要求3所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场黑色背景贴片(4018)周围为所述白色漫反射板。

5.如权利要求1-4任一项所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场黑色背景贴片(4018)为圆形。

6.如权利要求5所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场黑色背景贴片(4018)的大小大于所述单元显微成像模组(101)的视场。

7.如权利要求5所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场黑色背景贴片(4018)中心、样品中心和所述单元显微成像模组(101)的光轴位于同一轴线。

8.如权利要求1所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场照明器的明暗场基板(4017)还具有凹陷结构，凹陷结构内具有白色漫反射表面，从而所述暗场照明器也具备明场照明功能。

9.如权利要求8所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

在明场照明情况下，所述凹陷结构侧边的所述明暗场基板(4017)的表面贴合在样品载玻片背后，所述凹陷结构的开口朝向所述单元显微成像模组(101)。

10.如权利要求8所述的显微成像的暗场照明器，其特征在于：

所述暗场黑色背景贴片(4018)和所述凹陷结构分别相对设置在所述明暗场基板(4017)的正反面。

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