CN210982895U - 一种荧光显微光学系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种荧光显微光学系统，包括PWM调光装置，滤光装置，物镜和视觉背景装置；调光装置包括电压源，PWM控制器和LED光源装置；控制器用于控制电压源的通断以输出脉冲电压；光源装置包括凸透镜和LED光源模组；凸透镜的前弧面为球面，光源模组的灯珠的中心朝向凸透镜前弧面的球心；视觉背景装置的其中一侧提供荧光作为被观测物的背景光，具有非反射区域，非反射区域对激发光进行穿过或吸收。本申请实施例解决了视觉背景装置对激发光反射，光源装置的光亮度低，对激发光源的调整的调整频率和调整精度低的技术问题。

Description

一种荧光显微光学系统

技术领域

本申请涉及荧光显微技术领域，具体地，涉及一种荧光显微光学系统。

背景技术

循环肿瘤细胞扫描及分析系统的传统荧光显微光学系统不采用衬板或者采用无源衬板作为被观测物的背景；采用单颗的LED光源装置作为激发光源；采用模拟方法对激发光源进行调整。其原理如图1所示，包括单颗灯珠的LED 光源装置11，滤光装置12，物镜13和无源衬板14。

传统荧光显微镜的不足有以下几点：

(1)无源衬板作为视觉背景装置会对激发光产生反光现象，会在被测物体表面产生光晕，降低荧光显微成像质量；

(2)单颗灯珠的LED光源装置的光亮度低，光斑不均匀；

(3)传统的对激发光源的调整的调整频率和调整精度低。

因此，视觉背景装置对激发光进行反射，单颗灯珠的LED光源装置的光亮度低，以及传统的对激发光源的调整的调整频率和调整精度低，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

实用新型内容

本申请实施例中提供了一种荧光显微光学系统，以解决视觉背景装置对激发光进行反射，单颗的LED光源装置的光亮度低，以及传统的对激发光源的调整的调整频率和调整精度低的技术问题。

本申请实施例提供了一种荧光显微光学系统，用于循环肿瘤细胞扫描及分析系统，包括PWM调光装置，滤光装置，物镜和视觉背景装置；

所述PWM调光装置，包括电压源，PWM控制器和LED光源装置；其中，所述PWM控制器用于控制所述电压源的通断以输出脉冲电压，所述脉冲电压加载于所述LED光源装置；

所述LED光源装置包括凸透镜和至少两个LED光源模组；其中，所述凸透镜的前弧面为球面，所述LED光源模组与所述凸透镜的前弧面相对设置，且各个所述LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心；所述LED光源模组发出的光经所述凸透镜向所述凸透镜的前弧面的球心汇聚，经过所述滤光装置过滤并透过所述凸透镜形成激发光；

所述视觉背景装置的其中一侧能够提供荧光作为被观测物的背景光，且所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧具有非反射区域，所述非反射区域对激发光进行穿过或吸收；其中，所述非反射区域朝向所述的物镜以减少所述视觉背景装置对激发光的反射。

本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

通过PWM控制器控制电压源的通断以形成脉冲电压并输出脉冲电压，即通过PWM控制器能够控制加载于所述LED光源装置的脉冲电压，而调整脉冲电压能够实现对LED光源装置的调光。与背景技术相比，本申请实施例的 PWM调光装置对LED光源装置的调光，是通过PWM控制器的数字信号快速控制实现的，调整频率和调整精度更高，可靠性也更好；同时，电压源的功率也能够较大，能够实现大功率的调光；此外，电压源的成本也较为低廉。各个所述LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心。首先， LED光源模组的数量更多，其次，对LED光源模组设置的位置进行的限制，各个LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心，这样，各个LED光源模组的灯珠发出的光向所述凸透镜的前弧面的球心汇聚，从而所述凸透镜的前弧面的球心周围的亮度较高，同时，由于所述凸透镜的前弧面的球心周围是各个LED光源模组的光交互补偿的位置，因此，所述凸透镜的前弧面的球心周围的光斑的均匀性较高。所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧具有非反射区域，非反射区域对激发光不进行反射，而是对激发光进行穿过或吸收。这样，由于非反射区域的存在，视觉背景装置对激发光的反射不存在或较少。的荧光显微光学系统的视觉背景装置对激发光的反射较少，反光现象较小，荧光显微光学系统在显微成像时在被观测物表面不会产生光晕，提高了荧光显微成像的质量。因此，本申请实施例的荧光显微光学系统，PWM调光装置对LED光源装置的调光，是通过PWM控制器的数字信号快速控制实现的，调整频率和调整精度更高，可靠性也更好；LED光源装置产生的光亮度高，光斑均匀性较高；视觉背景装置对激发光的反射较少，反光现象较小，荧光显微光学系统在显微成像时在被观测物表面不会产生光晕，提高了荧光显微成像的质量；从而使得整个荧光显微光学系统的显微成像质量较好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有的荧光显微光学系统的示意图；

图2为本申请实施例的荧光显微光学系统的示意图；

图3为图2所示荧光显微光学系统的PWM调光装置的示意图；

图4为图2所示荧光显微光学系统的PWM调光装置的PWM控制器输出的脉冲电压的示意图；

图5为图3所示PWM调光装置的LED光源装置的示意图；

图6为图5所示的LED光源装置的LED光源模组与固定板固定的示意图；

图7为图5所示的LED光源装置的几何关系示意图；

图8为图2所示荧光显微光学系统的视觉背景装置的示意图；

图9为图8所示的视觉背景装置和物镜示意图。

附图标记说明：

331物镜，332被观测物，333 PWM调光装置，334滤光装置，

100 LED光源装置，100-1凸透镜，110凸透镜的前弧面，

120凸透镜的前弧面的球心，130凸透镜的主光轴，

140 LED光源模组，141灯珠，142基板，150固定板，

210 PWM控制器，220电压源；210 PWM控制器，220电压源，

310非反射区域，320荧光板，321供电导线。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

循环肿瘤细胞扫描及分析系统，简称CTC扫描及分析系统，是对针状载体上附着的染色细胞进行360度影像扫描和识别的系统。循环肿瘤细胞扫描及分析系统包括多个硬件设备，软件搭载有分析软件。下面的实施例一中的荧光显微光学系统是循环肿瘤细胞扫描及分析系统的荧光显微光学系统。

实施例一

图2为本申请实施例的荧光显微光学系统的示意图；图3为图2所示荧光显微光学系统的PWM调光装置的示意图；图4为图2所示荧光显微光学系统的PWM调光装置的PWM控制器输出的脉冲电压的示意图；图5为图3所示 PWM调光装置的LED光源装置的示意图；图6为图5所示的LED光源装置的LED光源模组与固定板固定的示意图；图7为图5所示的LED光源装置的几何关系示意图；图8为图2所示荧光显微光学系统的视觉背景装置的示意图；图9为图8所示的视觉背景装置和物镜示意图。

如图2所示，本申请实施例的光显微光学系统，包括PWM调光装置333，滤光装置334，物镜331和视觉背景装置；

如图3和图4所示，所述PWM调光装置包括电压源220，PWM控制器 210和LED光源装置100；其中，所述PWM控制器210用于控制所述电压源 220的通断以输出脉冲电压，所述脉冲电压加载于所述LED光源装置100；

如图5，图6和图7所示，所述LED光源装置包括凸透镜100-1和至少两个LED光源模组140；其中，所述凸透镜的前弧面为球面，所述LED光源模组140与所述凸透镜的前弧面110相对设置，且各个所述LED光源模组140 的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心120；所述LED光源模组 140发出的光经所述凸透镜100-1向所述凸透镜的前弧面的球心汇聚，经过所述滤光装置334过滤并透过所述凸透镜形成激发光；

如图8和图9所示，所述视觉背景装置的其中一侧能够提供荧光作为被观测物的背景光，且所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧具有非反射区域310，所述非反射区域对激发光进行穿过或吸收；其中，所述非反射区域朝向所述的物镜以减少所述视觉背景装置对激发光的反射。

本申请实施例的荧光显微光学系统，通过PWM控制器控制电压源的通断以形成脉冲电压并输出脉冲电压，即通过PWM控制器能够控制加载于所述 LED光源装置的脉冲电压，而调整脉冲电压能够实现对LED光源装置的调光。与背景技术相比，本申请实施例的PWM调光装置对LED光源装置的调光，是通过PWM控制器的数字信号快速控制实现的，调整频率和调整精度更高，可靠性也更好；同时，电压源的功率也能够较大，能够实现大功率的调光；此外，电压源的成本也较为低廉。各个所述LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心。首先，LED光源模组的数量更多，其次，对 LED光源模组设置的位置进行的限制，各个LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心，这样，各个LED光源模组的灯珠发出的光向所述凸透镜的前弧面的球心汇聚，从而所述凸透镜的前弧面的球心周围的亮度较高，同时，由于所述凸透镜的前弧面的球心周围是各个LED光源模组的光交互补偿的位置，因此，所述凸透镜的前弧面的球心周围的光斑的均匀性较高。所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧具有非反射区域，非反射区域对激发光不进行反射，而是对激发光进行穿过或吸收。这样，由于非反射区域的存在，视觉背景装置对激发光的反射不存在或较少。的荧光显微光学系统的视觉背景装置对激发光的反射较少，反光现象较小，荧光显微光学系统在显微成像时在被观测物表面不会产生光晕，提高了荧光显微成像的质量。因此，本申请实施例的荧光显微光学系统，PWM调光装置对LED光源装置的调光，是通过 PWM控制器的数字信号快速控制实现的，调整频率和调整精度更高，可靠性也更好；LED光源装置产生的光亮度高，光斑均匀性较高；视觉背景装置对激发光的反射较少，反光现象较小，荧光显微光学系统在显微成像时在被观测物表面不会产生光晕，提高了荧光显微成像的质量；从而使得整个荧光显微光学系统的显微成像质量较好。

下面对所述视觉背景装置进行进一步说明。

实施中，如图8和图9所示，所述非反射区域310是贯穿所述视觉背景装置厚度方向的中空区域。

这样，中空区域作为非反射区域，激发光能够直接穿过；同时，视觉背景装置的成本也较低。

实施中，所述视觉背景装置提供荧光的一侧的外轮廓的尺寸大于所述物镜的视野的直径。

这样，所述视觉背景装置能够为整个物镜的视野范围提供荧光，提高物镜的视野的亮度。

实施中，所述视觉背景装置可以是环形或者矩形框的视觉背景装置。

这样，环形或矩形框的视觉背景装置，中空部分作为非反射区域，实体部分的一侧能够提供荧光，整个物镜的视野范围的荧光较为均匀。

实施中，作为一种可选的方式，如图8和图9所示，所述视觉背景装置包括：

两个对称设置的荧光板320，所述荧光板的其中一侧能够提供荧光，各个所述荧光板的发光侧朝向同一侧，且两个所述荧光板之间间隔设置以作为所述视觉背景装置的中空区域。

上述结构的视觉背景装置，结构简单，便于加工制造。

实施中，所述荧光板是单色光源的荧光板，各个所述荧光板通过供电导线 321及电路开关与电源连接；

其中，所述电路开关用于控制所述荧光板的电源通断，以控制所述视觉背景装置的荧光的有无。

荧光板是有源的荧光板，首先，发出的荧光的强度较为稳定，荧光显微光学系统在显微成像时成像效果也能较为稳定；其次，能够灵活的控制视觉背景装置的荧光的有无，更加灵活；再次，荧光板提供荧光的波长和强度都能根据实际需要灵活选择。

实施中，如图8和图9所示，所述荧光板320是矩形的荧光板。

矩形的荧光板形状简单，便于加工制造。

实施中，如图9所示，两个所述荧光板320之间中空区域的宽度满足以下关系式：

a＞2×s×tanβ；

其中，a为两个所述荧光板之间中空区域的宽度，s为所述物镜和所述视觉背景装置之间的距离，β为透过所述物镜的激发光的发散角。

如图9所示，s＝p+q，p是被观测物到物镜的距离，q是被观测物到所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧的距离；或者p是与标志物到物镜的距离， q是标志物到所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧的距离，标志物与被观测物之间的距离固定。

β为透过所述物镜的激发光的发散角，是物镜和激发光的频率决定后，β的值也就确定了。a＞2×s×tanβ的推导过程如下：

如图9所示，在△XYZ中，根据几何关系，

由于YZ＝s，

可推导出a＞2×s×tanβ。

实施中，所述荧光板的长度C₁大于所述物镜视野的直径，两个所述荧光板长边的外边缘之间的距离大于所述物镜视野的直径。

荧光板的长度和两个所述荧光板长边的外边缘之间的距离都是大于物镜视野的直径，整个物镜的视野范围的荧光较为均匀。

作为一个可选的方式，所述荧光板的长度C₁比所述物镜视野的直径大1 毫米。

作为一个可选的方式，所述荧光板的宽度C₂大于等于0.1毫米。

实施中，所述荧光板，所述荧光显微光学系统的滤光装置和荧光相机满足以下关系式：

ε＜λ(f₀)×E₀＜K；

其中，f₀为所述荧光板提供的荧光的频率，E₀为频率为f₀的荧光的能量，λ(f₀)为所述荧光显微光学系统的滤光装置对频率为f₀的荧光的响应率，ε为所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小感光度，K为所述荧光显微光学系统的荧光相机的最大感光度。

λ(f₀)×E₀就是荧光的能量，ε＜λ(f₀)×E₀＜K就是表达荧光的能量在荧光相机的感光范围内。

下面对所述LED光源装置进行进一步说明。

实施中，如图5所示，其中一个LED光源模组的灯珠位于所述凸透镜的焦点处，为焦点LED光源模组；

所述凸透镜的前弧面的球心120位于所述凸透镜的主光轴130上。

焦点LED光源模组位于凸透镜的焦点处，凸透镜对焦点LED光源模组的光的汇聚作用较好，使得所述凸透镜的前弧面的球心周围的光强度较高。

实施中，如图5所示，除所述焦点LED光源模组以外的LED光源模组为旁侧LED光源模组；

所述旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴方向倾斜，以实现所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心朝向所述凸透镜的前弧面的球心。

采用上述结构，能够方便的实现旁侧LED光源模组的灯珠的中心朝向所述凸透镜的前弧面的球心。

实施中，如图5所示，所述旁侧LED光源模组的灯珠在所述凸透镜的主光轴的投影位于所述焦点LED光源模组的灯珠和所述凸透镜之间。

即旁侧LED光源模组的灯珠的物距小于凸透镜的焦距，旁侧LED光源模组的灯珠发出的光在所述凸透镜的前弧面的球心周围形成的光斑与焦点LED 光源模组的灯珠发出的光在所述凸透镜的前弧面的球心周围形成的光斑交错补偿较好，凸透镜的前弧面的球心周围的光斑强度较高，均匀性也较高。

实施中，所述旁侧LED光源模组是n个，n是大于等于2的整数；

n个所述旁侧LED光源模组是以所述焦点LED光源模组为圆心在同一圆的圆周均匀分布。

旁侧LED光源模组以所述焦点LED光源模组为圆心在同一圆的圆周均匀分布，那么在凸透镜的前弧面的球心周围形成的光斑也大致成圆形。

实施中，作为一种可选的实施方式，如图5和图6所示，所述旁侧LED 光源模组是两个；

两个所述旁侧LED光源模组相对于所述焦点LED光源模组对称设置。

焦点LED光源模组和两个旁侧LED光源模组排列成线形，那么在凸透镜的前弧面的球心周围形成的光斑也大致成线形。

实施中，如图5和图6所示，所述焦点LED光源模组和所述旁侧LED光源模组之间具有间隔。

间隔设置的LED光源模组，有利于LED光源模组的散热。

实施中，如图5所示，LED光源模组还包括固定板150，用于固定所述LED 光源模组140；

所述固定板150与所述凸透镜的前弧面110相对设置，所述焦点LED光源模组固定于所述固定板的内板面的中心位置。

固定板实现多个LED光源模组的固定，所述焦点LED光源模组固定于所述固定板的内板面的中心位置，设置的位置规则，便于加工制造。

实施中，如图5所示，所述固定板的内板面的边缘位置向所述凸透镜的主光轴130方向倾斜；

所述旁侧LED光源模组固定于所述固定板的内板面的边缘位置，以实现所述旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴130方向倾斜；

其中，所述固定板和所述LED光源模组形成LED光源组件。

通过固定板的内板面的边缘位置向所述凸透镜的主光轴方向倾斜，实现旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴方向倾斜，结构简单，便于实现。

实施中，如图6所示，所述LED光源模组140包括正方形的基板142和固定于所述基板中心位置的灯珠141；基板可以是如图6所示的正方形，也可以是其他形状，如圆形，长方形等等；

所述基板与所述固定板固定，以实现所述LED光源模组和所述固定板的固定。

实施中，所述LED光源模组和所述凸透镜之间满足以下关系式：

其中，b为所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心和所述焦点LED光源模组的灯珠的中心在与所述凸透镜的主光轴相垂直的方向的投影之间的距离；

φ为所述凸透镜的直径，D为凸透镜的焦距，

L为LED光源模组的基板的边长，

θ为所述旁侧LED光源模组相对于所述凸透镜的主光轴方向倾斜的夹角，

α为所述旁侧LED光源模组的的灯珠的中心到所述凸透镜同侧边缘的夹角。

的推导过程如下：

所述固定板的内板面的边缘位置向所述凸透镜的主光轴方向倾斜的角度等于所述旁侧LED光源模组相对于所述凸透镜的主光轴方向倾斜的夹角，也是θ。如图7所示，在△ABC中，根据几何关系，角BAC＝α-θ；则

由于

将BC和AB带入

即可推导出

实施中，b还满足以下关系式：

的推导过程如下：

如图7所示，根据几何关系，

由于

即可推导出

实施中，θ还满足以下关系式：

其中，r为所述凸透镜的前弧面所在球的半径。

的推导过程如下：如图7所示，在△UVW中，根据几何关系，

即可推导出

下面对PWM调光装置进行进一步说明。

如图3和图4所示，PWM调光装置包括：

实施中，如图4所示，所述PWM控制器控制所述脉冲电压的脉宽和脉冲频率，以对所述LED光源装置的平均亮度进行调整。

PWM控制器能够控制脉冲电压的脉宽和脉冲频率，从而实现对所述LED 光源装置的平均亮度的调整。

实施中，所述电压源是恒压的电压源。恒压的电压源输出的电源电压是固定的，这样，脉冲电压的电压也是固定的，对脉冲电压的电压不进行调整，对所述LED光源装置的平均亮度的调整仅需要调整脉宽和脉冲频率即可。

实施中，如图3所示，所述电压源220，所述PWM控制器210和所述LED 光源装置100顺次串联。

这样的顺次连接，能够实现PWM控制器控制所述电压源的通断以输出脉冲电压，所述脉冲电压加载于所述LED光源装置。

实施中，所述LED光源装置的平均亮度满足以下关系式：

其中，E_L为所述LED光源装置的平均亮度，

V为所述电压源的电压，R₀为所述电压源的等效电阻，

R₁为所述LED光源装置的等效电阻，

f为所述脉冲电压的脉冲频率，τ为所述脉冲电压的脉宽，

η为所述LED光源装置的电光转换效率，

ΔT为观察时间，当所述PWM调光装置作为所述荧光显微光学系统的调光装置，ΔT小于所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小曝光时间。

的推导过程如下：

所述LED光源装置的电流所做的总功W，其中一部分是电流做功转化为光的部分E_L，另一部分是电流做功转化为热的部分E，

W＝E_L+E。LED光源装置的电光转换效率为η，

因此，可推导出

进而推导出

进一步，将ΔT消去，最终推导出

实施中，所述脉冲电压的脉冲频率满足以下关系式：

f×ΔT＞100。

符合上述关系式的脉冲电压的脉冲频率，能够保证LED光源装置的亮度的均匀性。

实施中，所述脉冲电压的脉宽满足以下关系式：

其中，ε为所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小感光度；即所述LED 光源装置的平均亮度大于所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小感光度，荧光相机能感光到LED光源装置的发出的光。

实施例二

本申请实施例的一种循环肿瘤细胞扫描及分析系统，包括实施例一所述的荧光显微光学系统。

在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种荧光显微光学系统，用于循环肿瘤细胞扫描及分析系统，其特征在于，包括PWM调光装置，滤光装置，物镜和视觉背景装置；

所述PWM调光装置，包括电压源，PWM控制器和LED光源装置；其中，所述PWM控制器用于控制所述电压源的通断以输出脉冲电压，所述脉冲电压加载于所述LED光源装置；

所述LED光源装置包括凸透镜和至少两个LED光源模组；其中，所述凸透镜的前弧面为球面，所述LED光源模组与所述凸透镜的前弧面相对设置，且各个所述LED光源模组的灯珠的中心分别朝向所述凸透镜的前弧面的球心；所述LED光源模组发出的光经所述凸透镜向所述凸透镜的前弧面的球心汇聚，经过所述滤光装置过滤并透过所述凸透镜形成激发光；

所述视觉背景装置的其中一侧能够提供荧光作为被观测物的背景光，且所述视觉背景装置能够提供荧光的一侧具有非反射区域，所述非反射区域对激发光进行穿过或吸收；其中，所述非反射区域朝向所述的物镜以减少所述视觉背景装置对激发光的反射。

2.根据权利要求1所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述非反射区域是贯穿所述视觉背景装置厚度方向的中空区域；

所述视觉背景装置提供荧光的一侧的外轮廓的尺寸大于所述物镜的视野的直径；

所述视觉背景装置是环形或者矩形框的视觉背景装置。

3.根据权利要求2所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述视觉背景装置包括：

两个对称设置的荧光板，所述荧光板的其中一侧能够提供荧光，各个所述荧光板的发光侧朝向同一侧，且两个所述荧光板之间间隔设置以作为所述视觉背景装置的中空区域。

4.根据权利要求3所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述荧光板是单色光源的荧光板，各个所述荧光板通过供电导线及电路开关与电源连接；

其中，所述电路开关用于控制所述荧光板的电源通断，以控制所述视觉背景装置的荧光的有无；

所述荧光板是矩形的荧光板。

5.根据权利要求4所述的荧光显微光学系统，其特征在于，两个所述荧光板之间中空区域的宽度满足以下关系式：

a＞2×s×tanβ；

其中，a为两个所述荧光板之间中空区域的宽度，s为所述物镜和所述视觉背景装置之间的距离，β为透过所述物镜的激发光的发散角。

6.根据权利要求5所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述荧光板的长度大于所述物镜视野的直径，两个所述荧光板长边的外边缘之间的距离大于所述物镜视野的直径；

所述荧光板的长度比所述物镜视野的直径大1毫米；

所述荧光板的宽度大于等于0.1毫米。

7.根据权利要求6所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述荧光板，所述荧光显微光学系统的滤光装置和荧光相机满足以下关系式：

ε＜λ(f₀)×E₀＜K；

其中，f₀为所述荧光板提供的荧光的频率，E₀为频率为f₀的荧光的能量，λ(f₀)为所述荧光显微光学系统的滤光装置对频率为f₀的荧光的响应率，ε为所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小感光度，K为所述荧光显微光学系统的荧光相机的最大感光度。

8.根据权利要求7所述的荧光显微光学系统，其特征在于，其中一个LED光源模组的灯珠位于所述凸透镜的焦点处，为焦点LED光源模组；

所述凸透镜的前弧面的球心位于所述凸透镜的主光轴上；

除所述焦点LED光源模组以外的LED光源模组为旁侧LED光源模组；

所述旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴方向倾斜，以实现所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心朝向所述凸透镜的前弧面的球心；

所述旁侧LED光源模组的灯珠在所述凸透镜的主光轴的投影位于所述焦点LED光源模组的灯珠和所述凸透镜之间。

9.根据权利要求8所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述旁侧LED光源模组是n个，n是大于等于2的整数；

n个所述旁侧LED光源模组是以所述焦点LED光源模组为圆心在同一圆的圆周均匀分布。

10.根据权利要求9所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述旁侧LED光源模组是两个；

两个所述旁侧LED光源模组相对于所述焦点LED光源模组对称设置；

所述焦点LED光源模组和所述旁侧LED光源模组之间具有间隔；

荧光显微光学系统还包括固定板，用于固定所述LED光源模组；

所述固定板与所述凸透镜的前弧面相对设置，所述焦点LED光源模组固定于所述固定板的内板面的中心位置。

11.根据权利要求10所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述固定板的内板面的边缘位置向所述凸透镜的主光轴方向倾斜；

所述旁侧LED光源模组固定于所述固定板的内板面的边缘位置，以实现所述旁侧LED光源模组的灯珠向所述凸透镜的主光轴方向倾斜；

所述LED光源模组包括正方形的基板和固定于所述基板中心位置的灯珠；

所述基板与所述固定板固定，以实现所述LED光源模组和所述固定板的固定。

12.根据权利要求11所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述LED光源模组和所述凸透镜之间满足以下关系式：

其中，b为所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心和所述焦点LED光源模组的灯珠的中心在与所述凸透镜的主光轴相垂直的方向的投影之间的距离；

φ为所述凸透镜的直径，D为凸透镜的焦距，

L为LED光源模组的基板的边长，

θ为所述旁侧LED光源模组相对于所述凸透镜的主光轴方向倾斜的夹角，

α为所述旁侧LED光源模组的灯珠的中心到所述凸透镜同侧边缘的夹角。

13.根据权利要求12所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述PWM控制器控制所述脉冲电压的脉宽和脉冲频率，以对所述LED光源装置的平均亮度进行调整；

所述电压源是恒压的电压源；

所述电压源，所述PWM控制器和所述LED光源装置顺次串联。

14.根据权利要求13所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述LED光源装置在观察时间内的平均亮度满足以下关系式：

其中，E_L为所述LED光源装置的平均亮度，

V为所述电压源的电压，R₀为所述电压源的等效电阻，

R₁为所述LED光源装置的等效电阻，

f为所述脉冲电压的脉冲频率，τ为所述脉冲电压的脉宽，

η为所述LED光源装置的电光转换效率，

ΔT为观察时间，且ΔT小于所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小曝光时间。

15.根据权利要求14所述的荧光显微光学系统，其特征在于，所述脉冲电压的脉冲频率满足以下关系式：

f×ΔT＞100；

所述脉冲电压的脉宽满足以下关系式：

其中，ε为所述荧光显微光学系统的荧光相机的最小感光度。

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