CN1474210A - 激光微作用数字显微装置 - Google Patents

Abstract

一种激光微作用数字显微装置，它包括：底座以及与底座联或连为一体的悬臂、设置在悬臂上的载物台、设置在悬臂上的激光聚焦机构、设置在激光聚焦机构一侧的激光器、设置在显激光聚焦机构上的数字图像采集机构、设置在底座与悬臂上的照明读出机构。它不仅解决了普通光学显微镜长时间观察会使人眼疲劳的问题，而且可对所观察到的微观物体用激光束进行直接作用，并且可将观察到的过程拍成数字化文件，在生物医学等领域有广泛的用途。

Description

激光微作用数字显微装置

技术领域

本发明属于显微镜技术领域，具体涉及到激光微作用数字显微装置。

背景技术

光学显微镜在生物、医学、药物化学、农业、工业及相关领域有着广泛的用途。普通光学显微镜通过显微物镜和目镜将微观物体放大，人眼通过目镜只能观察微观物体，但不能记录保存。摄影显微镜通过在目镜部分设置照相机可以拍摄被观测物体的静态图像，但不能拍摄微观物体的动态变化过程。数字显微镜采用CCD或CMOS图像传感器作为图像采集器件，可以拍摄微观物体的动态变化过程，但不能对被观测物体进行微观处理和操作。在实际工作中不仅要观察微观物体，而且常常需要对其进行微观处理和操作，并对其变化过程进行研究，例如细胞打孔，染色体切割，诱导细胞变异等。这些微观处理和操作可以通过机械的方法实现，但操作难度较大，不易控制，存在一些缺陷。激光由于其高聚焦功率密度和可操纵性，可以作为一种很好的微观处理和操作工具。因此如何将激光与光学显微镜结合起来，对微观物体进行显微和微作用，并将微观物体的动态变化过程拍摄下来保存为计算机文件，是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题以及解决其技术问题所采用的技术方案是它包括：

底座以及与底座联或连为一体的悬臂。设置在悬臂上的载物台。设置在悬臂上的激光聚焦机构。设置在激光聚焦机构一侧的激光器。它包括设置在激光聚焦机构上的数字图像采集机构。它还包括设置在底座与悬臂上的照明读出机构。

本发明的激光聚焦机构为：在悬臂上设置有显微物镜，在显微物镜上设置有分光棱镜，在分光棱镜的水平光轴方向一侧设置有聚焦透镜，在聚焦透镜的另一侧依次设置有起偏器、衰减器、电动快门。

本发明的数字图像采集机构包括：设置在与分光棱镜相联接的检偏器上的CCD摄像头，以及通过电缆与CCD摄像头相连的图像采取卡，图像采取卡与计算机相连。

本发明的照明读出机构为：在底座上设置与毛玻璃相联接的发光二极管，在悬臂上设置有聚光镜和可变光阑。

本发明的激光器为连续或脉冲的可见光激光器。

本发明将激光与显微成像系统结合，用激光束作用于微观物体，将其变化过程通过显微成像系统，经CCD摄像头和图像采集卡捕捉到计算机，由计算机对数字化图像或动态视频进行处理。采用本发明的光学系统，可使激光束的最小直径小于1μm，可满足大多数生物实验的要求。本发明不仅解决了普通光学显微镜长时间观察会使人眼疲劳的问题，而且可对所观察到的微观物体用激光束进行直接作用，并且可将观察到的过程拍成数字化文件，在生物医学等领域有着广泛的用途。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

在图1中，本实施例的激光微作用数字显微装置由计算机1、图像采集卡2、CCD摄像头3、检偏器4、分光棱镜5、显微物镜6、载物台8、聚光镜9、可变光阑10、毛玻璃11、发光二极管12、底座13、悬臂14、聚焦透镜15、起偏器16、衰减器17、电动快门18、激光器19联接构成。

底座13与悬臂14连为一体，在悬臂14上用螺纹紧固联接件固定联接有载物台8，载物台8可放置待处理样品7，载物台8可实现XYZ坐标轴方向移动，XY坐标轴方向二维平面移动，通过控制载物台8，精确选定所要观察的样品区域，Z坐标轴方向上下调节载物台8，可使待处理样品7沿Z坐标轴方向垂直移动，用于待处理样品7的精密调焦。

激光器19可以采用连续的或脉冲的可见光激光器，激光器19放置在激光聚焦机构的左侧。

在悬臂14上用螺纹紧固联接件固定联接有激光聚焦机构。本实施例的激光聚焦机构由分光棱镜5、显微物镜6、聚焦透镜15、起偏器16、衰减器17、电动快门18联接构成。显微物镜6安装在悬臂14上，显微物镜6上安装有分光棱镜5，在分光棱镜5的水平光轴方向左侧安装有聚焦透镜15，聚焦透镜15的左侧依次安装有起偏器16、衰减器17、电动快门18。激光器19放置在电动快门18的左侧，若用作反射式照明光源，也可将激光器19更换为普通照明光源，从而可以实现对不透明物体表面的观察。激光器19发出的光束经电动快门18、衰减器17和起偏器16后，经聚焦透镜15和分光棱镜5进入显微物镜6，左右调节聚焦透镜15可使激光光束准确聚焦于待处理样品7的表面，激光束聚焦大小可以通过调节聚焦透镜15控制。衰减器17控制激光束强度，当调节系统时，使用弱光；当系统调节好准备作用于样品时，采用强光。电动快门18用于开断激光束和控制曝光时间，可使作用在待处理样品7上的光能量不至于损坏样品，完全可对单个细胞及细胞器进行处理。

在分光棱镜5的上面联接有数字图像采集机构。本实施例的数字图像采集机构由计算机1、图像采集卡2、CCD摄像头3、检偏器4联接构成。CCD摄像头3通过检偏器4与分光棱镜5联接，CCD摄像头3通过电缆与图像采集卡2相连，图像采集卡2与计算机1相连。待处理样品7精确成像于CCD摄像头3的光敏面，经图像采集卡2将模拟视频信号转换为数字信号输入计算机1，通过显示器对待处理样品7进行观察。调节检偏器4的偏振方向可控制进入CCD摄像头3的激光通量，从而可控制显示器上所观察的激光光斑的亮度。

在底座13、悬臂14上安装有照明读出机构。本实施例的照明读出机构是由聚光镜9、可变光阑10、毛玻璃11、发光二极管12联接构成。聚光镜9、可变光阑10安装在悬臂14上，其中聚光镜9安装在上面，可变光阑10安装在下面，发光二极管12安装在底座13上，毛玻璃11安装在发光二极管12上面。发光二极管12为照明光源，对系统的成像质量起着重要的作用。显微物镜6的极限分辨率σ＝0.61λ/NA，其中σ为显微物镜6可分辨的两点最小距离，λ为照明光源的波长，NA为显微物镜6的数值孔径。可见，采用单色光照明，波长越短，显微物镜6的数值孔径越大，则系统的分辨率越高，可分辨的物体细节越小。发光二极管12照明光源的单色性和亮度远高于普通显微镜用白炽灯加滤光片得到的单色光。针对不同颜色的待观察物体可非常方便地更换红光，黄光，绿光，蓝光，紫光等不同波长的发光二极管，从而可以显著地提高系统的分辨率和物体的对比度，而且光源的亮度连续可调，以使成像效果达到最佳。

根据上述原理，还可设计出另外一些具体结构的激光微作用数字显微装置。

Claims (5)

1、一种激光微作用数字显微装置，其特征在于它包括：

底座[13]以及与底座[13]联或连为一体的悬臂[14]；

设置在悬臂[14]上的载物台[8]；

设置在悬臂上的激光聚焦机构；

设置在激光聚焦机构一侧的激光器[19]；

它包括设置在激光聚焦机构上的数字图像采集机构；

它还包括设置在底座与悬臂上的照明读出机构。

2、按照权利要求1所述的激光微作用数字显微装置，其特征在于所说的激光聚焦机构为：在悬臂[14]上设置有显微物镜[6]，在显微物镜[6]上设置有分光棱镜[5]，在分光棱镜[5]的水平光轴方向一侧设置有聚焦透镜[15]，在聚焦透镜[15]的另一侧依次设置有起偏器[16]、衰减器[17]、电动快门[18]。

3、按照权利要求1所述的激光微作用数字显微装置，其特征在于所说的数字图像采集机构包括：设置在与分光棱镜[5]相联接的检偏器[4]上的CCD摄像头[3]、以及通过电缆与CCD摄像头[3]相连的图像采取卡[2]，图像采取卡[2]与计算机[1]相连。

4、按照权利要求1所述的激光微作用数字显微装置，其特征在于所说的照明读出机构为：在底座[13]上设置与毛玻璃[11]相联接的发光二极管[12]，在悬臂[14]上设置有聚光镜[9]和可变光阑[10]。

5、按照权利要求2所述的激光微作用数字显微装置，其特征在于：所说的激光器[19]为连续或脉冲的可见光激光器。