CN201706387U - 可快速切换不同波长的照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可快速切换不同波长的荧光照明装置，主要由固态光源、可选的辅助光学系统、光学扫描振镜、控制器和多波段分光器组成，多个固态光源安装在光学扫描振镜周围，当选中某激发波长时，由控制器开启相应的固态光源，并同步控制振镜至相应的工作位置，将固态光源发出的光反射至多波段分光器，每个固态光源均有一个振镜位置与之对应，以将所有固态光源发出的光分时反射至多波段分光器。本实用新型可通过控制器控制固态光源和振镜同步快速切换，在多波段分光器处获得不同波长的快速切换，同时使用方便并且成本大大降低。

Description

可快速切换不同波长的照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种采用多个固态光源实现快速分时使用的可快速切换不同波长的照明装置。

背景技术

荧光显微镜因能获得更高对比度的图像而受到广泛的应用。主要由荧光激发源，聚光系统、滤色块(由激发滤色片、分光分色片和阻挡滤色片组成)和显微镜组成，具体原理是：荧光激发源通电后发出的光线经过聚光、激发滤色片(只能透过小于一定波长的光)和分光分色片(反射小于某波长的光，并能透射大于该波长的光)成像在物镜的后焦面上，与物镜形成一个柯拉照明系统，可以在样品上获得均匀的落射照明；样品受到落射照激发后产生荧光，其波长大于分光分色片能够透射的光的波长，此荧光直接透过分光分色片和阻挡滤色片(只能透过大于某一波长的光)，到达目镜或者摄像装置以供观察。选用不同的滤色块，即可实现不同的波长激发。

为了保证观察者能看到荧光图像，要求荧光激发源能在特定的波长上提供较强的亮度，传统的荧光显微镜主要是采用高压气体灯如汞灯、金卤灯作为荧光激发源，这些光源能在特殊的波段上提供较强的辐射强度，但是功率高(一般要200W)，寿命短(进口汞灯的寿命一般为200小时)，价格昂贵，同时稳定性差，热辐射强会烧伤样品，开机需要预热、关机需冷却，甚至会带来爆炸的危险性，这些不利因素在一定程度上限制了荧光显微镜的应用范围。

随着LED等固态光源的发展，其辐射功率可以满足荧光激发源的要求，已开始应用于荧光显微镜的照明中，具有以下优点：稳定性高，亮度连续可调，即开即关，功耗低，体积小，成本低、寿命长，没有热辐射不会损伤切片，无爆炸的危险。

一张切片通常染有多种荧光染料，需要多种不同的激发波长，而一般的固态光源只能提供单一的激发波长，如需要多个激发波长，则需要多个固态光源，现有的产品有EVOS f1(AMG)采用了US7502164(Solid State Fluorescence Light Assembly And Microscope)的专利方案，即将LED、聚光镜和滤色块合在一起，作为一个模块，称为LED lightcube，然后将多个LED light cube安装在荧光激发切换装置上，由荧光激发切换装置带动LED light cube在工作位置与非工作位置之间进行切换，LED模块是靠手动切换，不能用于需要不同波长快速切换的场合。

US 200620187542 A1将多个LED安装在一个转盘上，由电机带动转盘转动使LED分时处于工作位置上，由于电机快速转动时，其惯性大，不能快速停止在某个位置，也不能实现快速的波长切换。

JP8029692A需要一个光学扫描振镜和多个成像系统或者两个光学扫描振镜和一个成像系统来实现快速的波长切换，成本高，结构也复杂。

实用新型内容

本实用新型采用一个光学扫描振镜快速分时选择不同固态光源进入多波段滤色块的可快速切换不同波长的照明装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

可快速切换不同波长的照明装置主要由固态光源、可选辅助光学系统、一个光学扫描振镜、控制器和多波段分光器组成；多个固态光源安装在振镜周围，振镜受控制器控制转换角度，将该被点亮的光源发出的光反射至多波段分光器中的多波段激发滤色片，通过多波段分光分色片反射进入显微镜系统，照射在标本上，激发标本发出荧光，因荧光直接穿过多波段分光器中的多波段分光分色片和多波段阻挡滤色片，被成像系统接收。

上述的固态光源可以是LED、激光，当采用发光角较大的LED时，需辅助光学系统，将LED会聚或准直以减小发散角，以减小振镜的尺寸，当采用发散角较小的LED或者激光时，可以不需要辅助光学系统；

上述多波段分光器由可选的多波段激发滤色片，多波段分光分色片和多波段阻挡滤色片组成。

上述中选中某激发波长时，对应的光源亮起，振镜转至某个角度，此角度称为该光源的工作角度。

上述的光学扫描振镜，是一种由驱动板与高速摆动振镜组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，其工作原理与电流计一样，即偏转角与电流成正比，也称为电流计扫描振镜(Galvanometric Mirror)，响应速度在ms级，可以实现快速的切换；

上述的控制器可以控制LED和振镜同步工作，当选中某个激发波长时，对应的LED被点亮，其他的LED均关闭，同时控制振镜至相应的工作角度，将该LED发出的光反射至多波段分光器，再进入显微镜系统；依次使振镜在几个工作角度之间快速切换，即可产生不同激发波长。

上述的成像系统由CCD或CMOS等图像传感器和光学系统组成。

采用上述方案后，本发明与现有技术的荧光照明装置相比，具有以下优点：

1)整个装置中所有操作只需用一个振镜和一个成像系统，大大节约了成本；

2)切换速度快，ms级的切换，可以与多波段滤色块配合使用，实现不同激发波长的快速切换；

3)所有的固态光源是固定的，不需要旋转装置或电刷等，更可靠。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图；

图2是本实用新型的三波段滤色块的光谱透过率曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，为本实用新型一种实施方式，本实用新型由三个不同波长的LED 1光源、辅助光学系统2、一个光学扫描振镜3、一个三波段滤色块4和控制器5组成，三个不同波长的LED 1光源1a、1b、1c安装在振镜3周围，振镜受控制器5控制快速转换角度，将该被点亮的LED光源发出的光反射至三波段滤色块4，最后进入显微镜7中的物镜8，最后照射在标本9上。

2a、2b、2c代表不同LED的透镜，3a、3b、3c代表光学扫描振镜的3个不同工作位置。在本施例中多波段激发滤色片选用了一个三波段滤色块4。三波段滤色块4，由可选的三波段激发滤色片4a、三波段分光分色片4b和三波段阻挡滤色片4c组成。

当选中其中某个LED光源波长时，由控制器5控制该LED和振镜3同步工作，当选择LED 1a波长，则1a点亮，同时振镜迅速摆动至相应工作位置3a，此时可以将1a发出的光反射至三波段滤色块4；同理，选择1b或1c波长时，其发出的光均会被振镜3反射进入三波段滤色块4中的可选的三波段激发滤色片4a，再被三波段分光分色片4b反射进入显微镜系统7中的物镜8，最后照射在标本9上，激发标本9发出荧光，因荧光的波长较长，再经物镜8后，直接穿过三波段分光分色片4b和三波段阻挡滤色片4c，最后成像在成像系统10；具体的波长切换顺序和周期可由计算机6编程控制。

图2为三波段滤色块的光谱透过率曲线，其中20为三波段激发滤色片的光谱透过率曲线，20a、20b、20c分别为其中的三个波峰，可分别透过三种LED 1a、1b、1c的主要波长，并使这三种激发波长的光谱更窄，当这三个LED的光谱带宽很窄时，该三波段激发滤色片是可以不用的；21为三波段分光分色片的光谱透过率曲线，21a、21b、21c分别为其中的三个波峰，在此三个波峰范围内的波长是透射，三个波峰之外的波长是反射的，由于荧光波长大于对应的激发光波长，因而可以用三波段分光分色片反射三种激发光，透射三种荧光的方法将三种激发光和三种荧光区分开；22为三波段阻挡滤色片的光谱透过率曲线，22a、22b、22c分别为其中的三个波峰，在此三个波峰范围内的波长是透过的，其他波长则被阻挡，可以尽量降低激发光对荧光图像的影响。

Claims (5)

1.一种可快速切换不同波长的照明装置由固态光源、可选辅助光学系统、光路转换器、控制器和分光器组成，振镜受控制器控制转换角度，其特征在于：分光器为多波段分光器，光路转换器由一个光学扫描振镜组成，一个成像系统；多个固态光源安装在振镜周围。

2.根据权利要求1中所述的一种可快速切换不同波长的照明装置，其特征在于：所述的多波段分光器是一个多波段滤色块，由可选多波段激发滤色片，多波段分光分色片和多波段阻挡滤色片组成。

3.根据权利要求1中所述的一种可快速切换不同波长的照明装置，其特征在于：所述的固态光源是固定的。

4.根据权利要求3中所述的一种可快速切换不同波长的照明装置，其特征在于：所述的固态光源为激光、LED。

5.根据权利要求1中所述的一种可快速切换不同波长的照明装置，其特征在于：所述光路转换器，由摆动振镜与驱动板组成。

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