CN113167990A

CN113167990A - 能够与图像获取装置相关联的用于显微观察的套件

Info

Publication number: CN113167990A
Application number: CN201980072601.4A
Authority: CN
Inventors: 安德莉亚·安东尼尼
Original assignee: Intelligent Low Light Level Co ltd
Current assignee: Intelligent Low Light Level Co ltd
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2021-07-23
Also published as: EP3877796A1; IT201800010053A1; US11520134B2; EP3877796B1; WO2020095173A1; EP3877796C0; US20210396983A1

Abstract

一种套件(10)，包括光源(12)和配备有限定放大光轴线(X‑X)的透镜组件(25)的光学系统(14)。还具有框架(16)，其能够被所述光源(12)产生的光穿过。框架(16)被配置用于支撑样品保持器(H)、配备有图像获取装置(C)的便携式电子设备(S)以及能够插入样品保持器(H)与图像获取装置(C)之间的光学系统(14)。光学系统(14)还被配置成能够以被引导的方式在框架(16)上移动，以便使光轴线(X‑X)与图像获取设备(C)对准。还具有承载体(18)，其被配置成以邻接的方式接收框架(16)并且容纳光源(12)，所述光源通过框架(16)将光导向光学系统(14)。

Description

能够与图像获取装置相关联的用于显微观察的套件

技术领域

本发明涉及一种能够与图像获取装置相关联的用于显微观察的套件。

背景技术

已知通过使用能够与图像获取装置、尤其是便携式装置例如智能电话摄像机或其它数字摄像机相关联的套件或系统来进行显微观察。

特别地，使用智能电话作为用于收集显微图像的元件的优点在于利用了一种整体的系统，其比标准显微镜更容易运输并且通常也更便宜，这是因为大部分的光学器件、电子器件和软件包括在智能电话中。因此，试图在光学性能、便携性和设备的总成本方面达到折衷。

已知在允许使用便携式摄像机或智能电话作为显微镜的系统结构的行业中的若干示例。

这些示例中的一些包括适合直接应用到摄像机上的单个透镜；在专利申请公开WO2017/013553A1中描述了一个示例。

还存在其他示例，这些示例提出配备有刚性支撑件的透镜系统，使得必须以预定方式将样品相对于图像获取装置定位，例如定位在预定工作距离处或在特定电话型号上，或者需要专用支撑结构。

特别地，已知将显微镜的主要元件小型化并集成以用于将其与智能电话相关联的技术方案。这通常意味着在使用的通用性方面的限制(它们只能适用于特定的电话型号)，或者使用相当庞大和复杂的部件。因此，这些元件必须在合适的箱子里，因为当安装在电话上时，它们会妨碍装置的正常使用并且可能受到损坏。另一方面，较简单的系统受到性能限制。

发明内容

本发明涉及一种用于显微观察的套件，其与诸如智能电话的摄像机的图像获取装置相关联，确保了与紧凑型显微镜的性能水平相同的性能水平。

因此，本发明的一个目的是提供一种能够克服现有技术的缺点的套件；特别是通过允许经由一种套件进行显微观察，该套件在基本上通用的程度上适配不同类型的图像获取装置，并且该套件尺寸小并且确保了极大的便携性，同时集成了高性能的光学部件并且易于制造且经济。

根据本发明，该目的和其它目的通过具有所附独立权利要求中阐述的技术特征的套件来实现。

本发明可获得的另一优点是可以形成由多个元件组成的套件，这些元件能够以模块方式组合。因此，与本领域已知的那些集成系统不同，这些元件能够单独更换，从而使套件易于升级。

应当理解，所附权利要求是在本发明的以下具体实施方式中提供的技术教导的组成部分。特别地，所附从属权利要求限定了本发明的一些优选实施例，其包括一些可选的技术特征。

通过以下具体实施方式，本发明的另外的特征和优点将变得明显，该具体实施方式通过非限制性示例的方式并具体参照附图来提供，附图将在下面进行概述。

附图说明

图1和图2分别是分解透视图和侧视图，二者都涉及包括图像获取装置的移动电话或智能电话，以及能够与图像获取装置相关联并根据本发明的示例性实施例实现的用于显微观察的套件。

图3是包括在根据本发明的另一示例性实施例制造的用于显微观察的套件中的光学系统的透视图。

图4是包括在前面的附图所示的套件中的支撑元件的透视图。

图5是图4中可见的支撑元件的透视图，该支撑元件支撑显微镜载玻片和图3中可见的光学系统。

图6是根据本发明的另一示例性实施例的用于显微观察的套件的分解透视图，其中，特别地，示出了覆盖元件。

为了完整起见，下面是本文所使用的用于表示上述附图中所示的部分、元件和部件的字母数字附图标记的列表。

C图像获取装置(摄像机)

S移动电话(智能电话)

H样品保持器(显微镜载玻片)

X-X光轴线

10套件

12光源

14光学系统

16框架

18承载体

19中间支承结构

20基部

22支撑部分/板状部分

24通孔

25透镜组件

26基座

28调节机构

29螺纹元件

30支撑部分

32光学透明部分

34间隔件

36覆盖元件

38壳体

40侧壁

具体实施方式

特别参照图1和图2，数字10整体表示根据本发明的示例性实施例制造的设备或套件。

套件10能够与图像获取装置、特别是摄像机C相关联，即组合使用。在通过示例示出的附图中，图像获取装置由便携式电子设备携带，该便携式电子设备可以是移动电话，特别是智能电话S。然而，套件10不一定需要与属于移动电话或智能电话S的图像获取装置C相关联，因为所述装置可以被并入任何类型的便携式电子设备中，例如数字摄像机、平板电脑等。

仍然参照图1和图2，套件10包括光源12和承载至少一个透镜组件的光学系统14，在附图中通过示例的方式由附图标记25表示这些透镜组件中的每一个。

在所示的实施例中，特别是在图1和图2中，光学系统14包括承载多个透镜组件25的支撑部分，例如板状部分22。当然，支撑部分也可以具有与通过非限制性示例示出的板状部分22不同的形状或结构。

每个透镜组件25包括一个或更多个放大透镜并限定光轴线X-X(例如，具有从0.1mm至10mm的焦距)。

作为示例，在附图中，每个透镜组件被指定为25。如上所述，特别是在图1、图2和图6所示的实施例中，光学系统14配备有多个透镜组件25，优选地这些透镜组件并排布置。相比之下，在图3和图5所示的实施例中，光学系统14仅包括一个透镜组件25。

此外，套件10包括框架16，该框架被配置用于支撑待观察的样品保持器，例如显微镜载玻片H。框架16还被配置用于将透镜系统124支撑在样品保持器(例如显微镜载玻片H)上方。此外，框架16还被配置用于在光轴线X-X处将携带图像获取装置(例如摄像机C)的便携式电子设备(例如智能电话)支撑在光学系统14上方光轴线。

套件10还包括承载体18，该承载体被配置成以邻接的方式接收框架16，并且具有例如平行六面体形状。

作为非限制性示例，套件10还可以包括中间支承结构19，其被配置为插入承载体与携带图像获取装置(例如，摄像机C)的便携式电子设备(例如，智能电话S)之间。在附图中以示例的方式示出的实施例中，中间支承结构19可以有利地具有平行六面体形状。

光源12可以是几种类型；例如，它可以是发射白光(或另一种可见颜色的光)、紫外光或红外光的LED。作为替代，光源12可以是激光发射器。优选地，光源12是发射白光的LED，特别是具有不会使摄像机C的传感器饱和的强度的LED。然而，如本领域技术人员所清楚的，可以根据要检查的样品的特性来改变光源12发射的光的强度和颜色。

在所示的实施例中，承载体18具有被配置成用于容纳光源12的基部20。在基部20上方，框架16被配置成放置在承载体18上，使得光轴线X-X将面向位于基部20中的光源12。

根据变型实施例(未示出)，光源可以被配置成直接安装在框架上。附加地或替代地，光源可以与框架成一体或制成一体。这种权宜之计有利于光源与透镜系统的光学器件的对准。

特别地，如图3中可见，板状部分22具有大致平行六面体形状，其在光轴线X-X方向上的延伸比在其它两个维度上的延伸短得多。

在图3所示的实施例中，板状部分22具有通孔24，透镜组件25插入其中，透镜组件限定光轴线X-X并能够与图像获取装置C相关联。

在优选实施例中，插入板状部分22中的透镜组件25具有平坦且防水的表面；这个特征使得可以如在显微镜下通常所做的那样，以浸没模式使用系统来观察液体样品或浸入液体中的样品，或者提高固体样品中的分辨率和放大倍数。

如前所述，根据图1、图2和图6中所示的实施例，透镜系统14可以包括多个透镜组件25，每一个透镜组件限定具有与其他透镜组件不同的放大因数的光轴线X-X。在这种变型实施例中，板状部分22具有多个通孔24，相应的透镜组件25插入通孔中的每一个。因此，透镜系统14能够以被引导的方式相对于框架16移动，而无需移动样品保持器H和图像获取装置。这样，可以选择性地将期望的透镜组件25朝向图像获取装置引导，以用于待执行类型的观察。因此，根据光学系统14相对于图像获取装置(例如，摄像机C)的位置，可以在观察样品保持器H的同时实现不同的光学放大效果。

优选地，光学系统14包括基座26，板状部分22放置在该基座上。光学系统14，特别是包括板状部分22和基座26的光学系统，能够被光源12发射的光完全穿过。

特别地，在另一优选方式中，透镜组件25能够分布在板状部分22与基座26之间。更详细地，可以有利地将透镜组件25的第一透镜子组件(例如第一透镜)布置在板状部分22中，并将透镜组件25的第二透镜子组件(例如第二透镜)布置在基座26中。这样，当将板状部分22放置在基座26上并将两个透镜子组件彼此对准时，能够将透镜组件25可操作地预先布置，以便以期望的放大倍数使用套件10。在这方面，以类似的有利方式，还可以设想包括多个可互换的板状部分的套件10，每个板状部分设置有与其它板状部分相比具有不同放大效果的相应第一透镜子组件。因此，这种板状部分能够叠加在同一基座上，以便形成多个光学结构(每一个光学结构由板状部分和基座的相应组合限定)，从而限定整体上不同的放大水平。

对于本领域技术人员来说明显的是，在本文未示出的其他不太有利的变型实施例中，透镜组件可以完全由支撑部分承载或者由基座承载，该支撑部分特别是由板状部分构成。

更优选地，基座26配备有调节机构28，该调节机构被配置成用于调节基座26与框架16的距离，并因此调节基座与样品保持器H和/或与图像获取装置的距离，所述样品保持器H和/或图像获取装置旨在被放置在框架16上。这允许调节光学系统14(具体地，包括板状部分22和/或基座26)和相关联的透镜组件25与样品保持器H和/或图像获取装置的距离。

参照图3所示的示例，调节机构28包括穿过基座26的螺纹元件29，该螺纹元件的远端被配置为抵靠框架16。特别地，螺纹元件29的宽头的旋转使得能够调节从底座26突出的远端的部分，并因此调节基座26与框架16之间的距离。

有利地但不是必须地，光学系统14可以相对于框架16侧向滑动，使得其能够相对于与图像获取装置C相关联的便携式电子设备S侧向突出，特别是当图像获取装置面向光轴线X-X或与光轴线X-X对准时。这样，可以将调节机构28布置在基座26的横向位置(例如，在基座26的端部处)，这使得能够在光学对准状态下在不需要移除与图像获取装置相关联的便携式电子设备就可以容易地接近这种机构。特别地，调节机构28位于与光轴线X-X横向间隔开的位置，这允许更精细的上升调节。

在所示的实施例中，尤其是参照图4和图5，框架16具有支撑部分30，其被配置成以邻接的方式接收样品保持器H然后又被放置在承载体18上。特别地，光学系统14的基座26被放置在支撑部分30上；在这种情况下，作为非限制性示例，调节机构28被配置成与支撑部分30协作，例如，螺纹元件29的远端搁置在支撑部分30上。

例如，支撑部分30的平面截面可以具有任何几何形状，特别是矩形、正方形或圆形。圆形形式使得样品保持器H和/或光学系统14相对于光源12能够容易地旋转，这是特别有利的方面，其允许改变所收集的光的偏振以用于在光路中具有偏振滤光器的应用。

在另外的变型实施例(未示出)中，支撑部分可以在其周边处具有一个或更多个孔，所述一个或更多个孔适于被一个或更多个相应的螺钉穿过，样品保持器将搁置在所述一个或更多个相应的螺钉上。因此，将可以调节样品保持器与支撑部分之间的距离。

优选地，支撑部分30是至少部分透明的(特别是光学非散射)或穿孔的，以确保通过整个光轴线X-X的可见性，即，在从图像获取装置开始并延伸通过光学系统14、样品保持器H、框架16(样品保持器H搁置在其上)和承载体18以最终到达光源12的光路中没有中断。

在所示的实施例中，支撑部分30具有位于基本上中心位置的光学透明部分32。光轴线X-X被配置成当光学系统14被放置到搁置在框架16上的样品保持器H上时面向光学透明部分32；同时，光源12被配置成当框架被放置在承载体18上时面向光学透明部分32。

例如，光学透明部分32可以是穿过支撑部分30形成的通孔或窗口。

作为通孔或窗口的替代，光学透明部分32可以是支撑部分30的一部分，其由透明材料制成并且被配置成允许来自光源12并穿过样品保持器H的光通过。

根据本发明的一个特定变型，在光学透明部分32被设置为透明材料的一部分的情况下，其可以被形成为支撑部分30中的凹部或腔。这种凹部或腔可以有利地但不是必须地适于在内部接收一定量的液体。例如，根据另一替代的变型实施例，这种盆可以在顶部用透明膜或盖片封闭。

根据本发明的另一实施例，在光学透明部分32被设置为透明材料的一部分的情况下，它可以在内部包括与由板状部分22承载的透镜组件协作的附加透镜组件，这使得可以设想借助于套件10可检测的其它光学效果。

在所示的实施例中，框架16还包括与支撑部分30相关联并被配置成用于横向限制光学系统14的移动的保持装置。特别地，保持装置优选地包括从支撑部分30突出的多个间隔件34，光学系统14被配置成在所述间隔件之间延伸。作为示例，间隔件34的形状基本上类似于正方形栓。

优选地，包括在保持装置、特别是间隔件34之间的空间限定了容纳部，该容纳部执行限制光学系统14、特别是板状部分22和/或光学系统的基座26的横向运动的功能。

在所示的实施例中，间隔件34之间的距离比样品保持器H的宽度长。因此可以在不需要移动支撑件和光学系统14的情况下通过移动样品保持器H来执行样品的扫描。特别地，间隔件34之间的距离使得样品保持器能够被容纳在它们之间，样品保持器具有用于显微镜应用的标准尺寸。在优选的配置中，这种距离超过样品保持器H的宽度大约10-50％。在另外的优选的方式中，间隔件34也可以从支撑部分30移除，然后可以以不同的预定距离组装；以这种方式，可以容纳具有超过用于显微镜应用的标准样品保持器或载玻片的横向延伸的样品保持器H。

在所示的实施例中，并且根据以上所述，样品保持器H和光学系统14能够被如此地定位，使得它们各自的主延伸(长度)平行或垂直。

特别地，间隔件34被配置用于对光学系统14(特别是用于支撑板状部分22的基座26)施加压力以将其保持在框架16上的所需位置。在所示的实施例中，间隔件34中的每一个具有由弹性材料(例如杨氏模量为0.01GPa至0.1GPa)制成的相应的覆盖元件36。优选地，覆盖元件36倾斜以便于光学系统14(特别是适于支撑板状部分22的基座26)插入由间隔件34之间的空间限定的容纳部中。

例如，覆盖元件36可以由选自包括以下各项的组的材料制成：泡沫聚氨酯(聚醚和聚酯)、泡沫橡胶(优选地具有闭孔或半闭孔)、海绵橡胶、氯丁橡胶、EPDM、硅脂泡沫、膨胀EVA和网状或膨胀聚乙烯。

类似于以上关于样品保持器H的讨论，配备有覆盖元件36的间隔件34之间的距离短于光学系统14(特别是板状部分22和/或基座26)的宽度。

使用间隔件34避免了使用会在垂直于光学系统14的方向上突出(特别地，垂直于板状部分22和/或基座26)的紧固元件，例如螺旋夹或弹簧型系统；因此，有利地使这些区域保持畅通，以避免与图像获取装置的任何机械干扰，并且还因为这些元件会由于可用于手动干预的空间较小而使装置难以使用。

承载体18具有这样的横向延伸和高度，即确保在正确位置上适当地支撑包括图像获取装置C的电子设备S以及框架16、样品保持器H和光学系统14。特别地，承载体18由能够承受上述元件的重量而不发生任何变形的材料制成。

有利地，当套件10未使用时，承载体18执行容纳套件10的其余元件的功能。特别地，承载体18具有多个容纳部，所述多个容纳部被构造成将光源、光学系统14和框架16包含在它们内部。

优选地，承载体18的容纳部由不同高度的腔和/或表面限定，被配置成用于容纳套件10的其余元件。此外，承载体18还可以包括用于容纳一个或更多个样品保持器H的腔。因此，用于显微镜元件的承载体18将基本上用作适于运输相同元件的壳体。

优选地，套件10包括壳体或盒38，该壳体或盒被配置用于例如通过滑动动作在内部接收承载体18和所述套件的其余元件和部件。在所示的实施例中，壳体38具有与承载体18的形状互补的基本上盒状的形状。特别地，所述盒状的壳体38由限定多个侧向壳体壁的中空结构形成，其中，相对的基部是敞开的，以使得承载体18能够经由滑动动作插入。

当然，在影响本发明的原理的情况下，实施例的形式和实现细节可以在不偏离所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下与本文以非限制性示例描述和示出的方案具有很大变化。

例如，如上所述，除了本文中仅以非限制性示例示出的板状部分之外，上述支撑部分还可以具有不同的形状或结构。

此外，在本文未示出的替代实施例中，光学系统可以由承载整个透镜组件的基座组成，而不存在待放置到基座上的相应的支撑部分、特别是板状部分，并且透镜组件没有被分成子组件。

Claims

1.一种能够与图像获取装置(C)相关联的用于显微观察的套件(10)；所述套件包括：

-光源(12)；

-光学系统(14)，其配备有限定光轴线(X-X)的至少一个放大透镜组件(25)；以及

-框架(16)，其能够被所述光源(12)产生的光穿过，并且被配置用于支撑：

样品保持器(H)，

配备有所述图像获取装置(C)的便携式电子设备(S)，以及

所述光学系统(14)，其能够插入在所述样品保持器(H)与所述图像获取装置(C)之间；所述光学系统(14)还被配置成能够以被引导的方式在所述框架(16)上移动，以使得能够将所述光轴线(X-X)与所述图像获取装置(C)对准；以及

-承载体(18)，其被配置成以邻接的方式接收所述框架(16)并且容纳所述光源(12)，所述光源通过所述框架(16)将光导向所述光学系统(14)。

2.根据权利要求1所述的套件，其中，所述光学系统(14)包括能够被所述光源(12)产生的光穿过的基座(26)，所述基座能够放置在所述框架(16)上，并且配备有调节机构(28)，所述调节机构被配置成用于调节所述透镜组件(25)距所述框架(16)的轴向距离。

3.根据权利要求2所述的套件，其中，所述调节机构(28)相对于所述透镜组件(25)位于横向间隔开的位置。

4.根据权利要求3所述的套件，其中，所述调节机构(28)包括穿过所述基座(26)的螺纹元件(29)，所述螺纹元件的远端被配置成抵靠所述框架(16)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的套件，其中，所述光学系统(14)包括支撑部分(22)，所述支撑部分承载所述至少一个透镜组件(25)并且能够放置在所述基座(26)上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中，所述框架(16)包括能够被所述光源(12)产生的光穿过的支撑部分(30)以及与所述支撑部分(30)相关联并且被配置成用于横向地限制所述光学系统(14)的移动的保持装置(34)。

7.根据权利要求6所述的套件，其中，所述保持装置包括从所述支撑部分(30)突出的多个间隔件(34)。

8.根据权利要求6或7所述的套件，其中，所述保持装置(34)被配置用于对所述光学系统(14)施加压力，以便将所述光学系统横向地保持在所述框架(16)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的套件，其中，所述承载体(18)具有多个容纳部，所述多个容纳部被构造成即使在所述套件未使用时也将所述光源(12)、所述光学系统(14)和所述框架(16)包含在所述多个容纳部内部。

10.根据权利要求9所述的套件，还包括被配置用于接收所述承载体(18)的壳体(38)，其中，当所述套件未使用时，所述光源(12)、所述光学系统(14)和所述框架(16)被包含在所述多个容纳部中。